通过机械粘结联接构件的方法和联接构件的机械粘结接头

摘要

公开了一种用于通过机械粘结来联接构件的方法，该方法包括以下阶段：a）在第一构件（11）的表面（10）上固化树脂层压件（1），在树脂层压件（1）上压印纹理部分（30）；b）在纹理部分（30）上定位粘结材料层压件（2）；c）在粘结材料层压件（2）上定位第二构件（12）；和d）固化粘结材料层压件（2）并且将粘结材料层压件（2）渗透到纹理部分（30）中。还描述了一种用于联接构件的机械粘结接头（20），该机械粘结接头包括由纹理部分（30）形成的锚固件（40），该纹理部分被设置在第一构件（11）上并且被在第二构件（12）中包含的粘结材料层压件（2）渗透，该纹理部分（30）包括锁定轮廓（31）。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在不使用嵌件并且在不改变将被联接的构件 的机械性能的情况下通过机械粘结来联接构件的方法。本发明还涉及 一种用于联接由该方法形成的构件的机械粘结接头，该接头被应用在 构件的表面上而不破坏或者改变这些构件的机械性能和结构特性。

背景技术

在现有技术中已知联接或者结合两个构件或部件的不同的形式， 即：化学结合、静电、相互扩散、机械粘结、拼贴、各种装箱、利用 固定元件等。

然而，其中很多的形式要求在构件的结构或者表面中的专门的加 工、孔或者修改，并且对于某些情形，特别地在联接由当经历熔合、 加热或者对于某些化学产物发生反应时其机械结构发生显著的改变的 复合材料或热塑性材料制成的部件时，该干扰不是可能的或者理想的。

在这个意义上，所发现的一种方案包括在将被结合的部件之间定 位嵌件从而该嵌件将该部件锚固。以相同的方式，存在如下情况，其 中由于将被结合的部件的构造材料、要求完整表面的接头的精度或者 其它设计需求，放置这些嵌件不是可能的或者理想的。

作为一个实例，我们可以引用文献US2009/0190997，文献US 2009/0190997描述了一种用于通过在复合材料层压件之间插入的增强 件将金属部件结合到由复合材料制成的部件的接头。在该接头中，金 属部件在具有根据部件将经受的结构力而改变的尺寸的接合区域中被 结合到复合部件。多个连接凸起被设置成从金属部件向复合部件内部 凸出，这些连接凸起由与金属部件相同的金属材料或者另一种不同的 金属制成，但是总是金属材料。连接凸起的分布沿着接合区域不是均 匀的，最大集中处于其中在复合材料层压件之间的张力较高的部分中， 通常靠近接合区域的端部。相应地，为了将由复合材料制成的部件联 接到金属部件，根据现有技术的该文献教导了插入金属凸起，该金属 凸起紧固在金属部件上并且被插入复合部件中从而锚固或者联接这两 个部件，其中该结合部将经受最大张力的区域特别地带有更大数目的 金属凸起。因此，有必要研究在联接这些部件之前这些部件将经受的 张力和力。关于在存在金属部件或构件的情况下联接由复合物制成的 两个或更多个部件，本文献没有给出任何教导。另外地，有必要使得 金属凸起形成在金属部件上从而发生锚固，即，金属凸起用作用于联 接部件的金属嵌件。

文献US2010/0068464描述了一种用于制备将被结合到另一复合 材料或热塑性材料构件的金属构件的方法，该方法包括形成凸起或将 凸起插入构件的结合区域中使得这些凸起被插入将被结合的另一构件 的材料中。该方法能够应用于联接航空器的构件。更加具体地，该文 献描述了在金属嵌件上形成的结合区域上设置凸起。该嵌件被插入将 被结合的部件中并且该嵌件的凸起穿过将被接合的第二部件。在另一 实施例中，使用激光烧结实现凸起网，激光烧结以形成一行接一行的 凸起的希望的矩阵形式熔化构件的表面的金属粉末基层。这些凸起还 能够使用激光烧结方法一个接一个地实现，并且进而能够通过在金属 板的两侧上的激光烧结实现，该金属板将用作两个构件的希望的结合 嵌件。除了要求大量时间来形成凸起，使用激光烧结显著地增加了结 合部件或者构件的该方法的成本。

文献WO2004/028731涉及一种用于改变工件的结构的方法。在此 情形中，由钢制成的工件接收电子束从而表面材料熔化并且再次硬化， 从而在工件的表面上形成小的凸起。这些凸起的尺寸依赖于入射到工 件和这些凸起的相同区域中的光束的量，正是由由钢制成的部件的表 面的材料制成的这些凸起用作锚固或结合元件，该锚固或结合元件被 插入将被结合到该工件的复合材料的层中。虽然形成了能够将由钢制 成的部件安全地结合到由复合材料制成的另一部件的凸起，但是改变 工件即由钢制成的部件的表面并非总是可能的和理想的，因为它的机 械性能也被改变。

相应地，在现有技术中已知的技术和过程大多地在将被结合的部 件中使用金属嵌件，由于在使用期间的热膨胀/收缩差异和氧化，这要 求加以小心，因此被限制为使用带有电相似性的部件。

还有一项技术被称作“共结合”，其中通常由复合物制成的部件 被设置在也由复合物制成的另一部件上并且经历固化过程。通过固化， 一个部件的树脂结合到另一部件，由此化学结合发生。然而，控制该 化学粘附是相当复杂的。经常地需要在部件之一的表面上添加轻质的 特殊材料（例如带有环氧树脂的聚酯）层以使其稍微地起皱（轻度地 纹理化）并且由此通过该纹理化改进部件的锚固性。在此情形中，还 可能有必要通过插入铆钉来补充该结合以保证紧固。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于在不使用嵌件并且在不改变将被 联接的构件的机械性能的情况下通过机械粘结来联接构件的方法。

本发明另外的目的在于提供一种用于联接构件的机械粘结接头， 这个接头被应用在构件的表面上而不破坏或者改变这些构件的机械性 能和结构特性。

本发明的目的在于一种用于通过机械粘结来联接构件的方法，该 方法包括以下阶段：

a）在第一构件的表面上固化树脂层压件，在树脂层压件上压印纹 理部分；

b）在纹理部分上定位粘结材料层压件；

c）在粘结材料层压件上定位第二构件；和

d）固化粘结材料层压件并且在纹理部分上渗透粘结材料层压件。

本发明的另一目的是一种用于联接构件的机械粘结接头，该机械 粘结接头包括由纹理部分形成的锚固件，该纹理部分被设置在第一构 件上并且被在第二构件中包含的粘结材料层压件渗透，纹理部分包括 锁定轮廓。

附图说明

现在将基于在图中表示的一个实施实例更加详细地描述本发明。 附图示出：

图1A至图1F示意用于通过机械粘结来联接构件的方法的阶段， 该方法是本发明的目的；

图2A至图2C示意用于联接构件的机械粘结接头的第一布置和第 二布置，该机械粘结接头是本发明的目的；并且

图3A和图3B示意用于联接构件的机械粘结接头的第三布置，该 机械粘结接头是本发明的目的。

具体实施方式

根据优选实施例并且如能够在图1A至图1F中看到地，本发明涉 及一种用于通过机械粘结来联接构件的方法。该方法包括以下阶段：

a）在第一构件11的表面10上固化树脂层压件1，在树脂层压件 1上压印纹理部分30；

b）在纹理部分30上定位粘结材料层压件2；

c）在粘结材料层压件2上定位第二构件12；和

d）固化粘结材料层压件2并且使得粘结材料层压件2渗透到纹理 部分30中。

如能够在图1A中看到地，在将树脂层压件1定位在第一构件11 的表面10上的情况下，该方法在第一固化阶段之前开始。该第一构件 11由从复合材料、热塑性材料、聚合材料或者金属材料制成的任何部 件组成。在该方法的这种优选布置中，第一构件11由复合材料制成。

根据所涉及的构件的理想地安全的和令人满意的结合，树脂层压 件1将覆盖该第一构件11的表面10的某个部分。

在将树脂层压件1设置在该第一构件11的表面10上之后，在该 树脂层压件1上定位纹理化模具50。该纹理化模具50包括将在树脂层 压件1上压印的轮廓51。

一旦纹理化模具50被定位，便使用真空袋60执行第一固化阶段， 该真空袋60包围位于树脂层压件1上的纹理化模具50和接收树脂层 压件1的第一构件11，如能够在图1B中看到地。真空袋固化60使用 本领域技术人员已知的已知温度和压力参数。真空袋固化方法也是本 领域技术人员已知的。

在第一固化阶段结束时，撤去纹理化模具50并且基于纹理化模具 50的轮廓51在树脂层压件1上压印纹理部分30，即，如在图1C中所 示意地，在树脂层压件1上压印的纹理部分30将呈现与所使用的纹理 化模具50的轮廓51相同的锁定轮廓31。因此能够在树脂层压件1上 压印感兴趣的锁定轮廓31的类型，假设制备好了带有所述感兴趣的特 殊轮廓的纹理化模具50。

接着，如在图1D中所示意地，在第一固化阶段和第二构件12在 粘结材料层压件2上定位之后，进行在形成在树脂层压件1上的纹理 化部分30上定位粘结材料层压件2的阶段。可选地，粘结材料层压件 2和第二构件12已经被结合并且被共同地设置在纹理部分30上。

尚未固化的粘结材料层压件2和第二构件12被布置在两者均已经 固化的第一构件11上的纹理部分30上。

因此，第二固化阶段也通过真空袋60进行，此时如在图1E中所 示意地，该真空袋包围尚未固化的粘结材料层压件2、第二构件12， 已经固化的带有纹理部分30的树脂层压件1和第一构件11。在此情形 中，真空袋固化60使用本领域技术人员已知的温度和压力参数并且真 空袋固化方法也是本领域技术人员已知的。

在第二固化阶段结束时，参见图1F，粘结材料层压件2到树脂层 压件1的纹理部分30中的渗透发生，即，粘结剂薄膜2渗透在纹理部 分30上形成的褶皱或轮廓31，从而保持第一构件11以可靠的并且令 人满意的方式结合到第二构件12。

本发明还涉及一种根据上述用于通过机械粘结来联接构件的方法 形成的、用于联接构件的机械粘结接头20。

如在图2A至图2C中所示意地，在第一构件11上形成在树脂层 压件1上压印的纹理部分30。该纹理部分30由多个突出的锁定轮廓 31组成，从而形成锁定纹理。在接头20的该第一布置和第二布置中， 以形成纹理部分30的线条的形式设置锁定轮廓31。如以上已经描述地， 锁定轮廓31的样式根据在该方法中使用的纹理化模具50而改变。

相应地，接头20包括锚固件40，锚固件40由设置在第二构件12 上的粘结材料层压件2组成，该第二构件12渗透在被设置在第一构件 11上的纹理部分30上。

接头20的该锚固件40主要地负责用于将第一构件11与第二构件 12结合，尽管还存在粘结材料层压件2在树脂层压件1上的化学胶合。 接头20的锚固件40主要地负责用于将第一构件11与第二构件12结 合，因为如在图3A和图3B中所示意地，纹理部分30的锁定轮廓31 的样式意味着在粘结材料层压件2在锁定部分30中渗透之后，形成当 尝试分离构件11、12时抵抗牵引力（竖直地）并且当水平力被施加到 结合构件11和12时抵抗剪切的机械锁。

当第一构件11和第二构件12由复合材料制成时、当第一构件11 和第二构件12由热塑性材料制成时和当第一构件11和第二构件12由 聚合物制成时，能够应用根据上述方法形成的该接头20。

另外地，如果构件11、12之一由复合材料制成并且构件11、12 中的另一个由热塑性材料制成，当构件11、12之一由复合材料制成并 且构件11、12中的另一个由聚合物材料制成时，当构件11、12之一 由热塑性材料制成并且构件11、12中的另一个由聚合物材料制成时， 和当构件11、12之一由金属材料制成并且构件11、12中的另一个由 复合材料制成时，也可以使用接头20。

相应地，作为本发明的目的的、用于通过机械粘结来联接构件的 方法和用于联接构件的机械粘结接头相对于在现有技术中已知的联接 部件的方法和形式存在一系列的优点，具体地是低成本纹理化模具的 使用，以及如下快速的和实用的方式：用于在第一构件11上形成纹理 部分30；用于增加用于辅助机械锚固件40的化学胶合的界面面积；用 于根据关于接头20将经受的载荷的需要和要求抵抗牵引力和剪切力并 且限定纹理部分30的锁定轮廓31的几何形状。

应该强调，接头20基本上是机械的，但是能够与其它类型的接头 相组合地使用诸如化学结合、通过静电吸引、相互扩散等。

已经描述了优选实施例的实例，应该理解，本发明的范围涵盖其 它可能的变体，并且本发明仅被所附权利要求的内容及其包含的可能 的等价物限制。