将零件相互连接的方法技术

本发明专利技术提供一种将零件(1、2)进行连接的方法，该方法包括以下步骤：提供第一零件(1)，该第一零件包括开口(1.1)；提供第二零件(2)，该第二零件包含处于固态的热塑性材料；使第一零件(1)和第二零件(2)相对于彼此进行布置，使得第二零件(2)进入所述开口(1.1)，同时限定具有侧凹(1.2)的容积；使机械压力和机械能作用于第二零件(2)，直到该热塑性材料的至少一部分液化并填充该空腔(1.2)；以及使该热塑性材料再凝固，由此将第二零件(2)固定在第一零件(1)内。

【技术实现步骤摘要】
将零件相互连接的方法本申请为2013年11月11日提交的、申请号为2013800589931、名称为“将零件相互连接的方法”的中国专利申请的分案申请。
本专利技术涉及机械工程和结构领域，尤其是机械结构如汽车工程、飞行器结构、造船、机器建造、玩具结构等。
技术介绍
在工程和结构中，仍有对零件相互固定的改进余地。例如在汽车、飞行器、造船和机器建造业中，通过不同技术制造的金属零件或陶瓷零件须被连接在一起。例如在汽车业中，梁和压力模铸件的空间框架连接对于汽车车架稳定性是至关重要的。已知的连接件是螺栓、螺钉和铆钉。这些是良好确定的。但在连接零件中例如由螺纹连接所引起的应力相当大。在生产的物品(例如汽车或飞行器)被使用时，振动引起的连接松脱也可能构成潜在问题。最后，组装时间是要最小化制造成本时的一个问题。因此，需要用于将零件相对固定在一起的改进方法和改进装置。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种将零件相互连接的方法，该方法克服了现有技术方法的缺点。根据本专利技术的一个方面，提供一种将零件相互连接的方法，该方法包括以下步骤：-提供第一零件，该第一零件包括开口；-提供第二零件，该第二零件包括处于固态的热塑性材料；-使第一零件和第二零件相对于彼此进行布置，使得第二零件进入所述开口，同时限定具有侧凹的空腔和明确限定的空腔容积；-使能量作用于第二零件，直到使该热塑性材料的至少一部分液化并填充该空腔；和-使该热塑性材料再凝固，由此将第二零件锚固在第一零件内。该空腔具有明确限定的容积的事实例如意味着空腔壁界定了该容积并且无法被热塑性材料透过，即使在处于静液压情况下。这尤其排除了该空腔壁是由开孔型(敞开多孔)材料构成的或由静液压产生微孔的材料构成。但它没有排除该空腔由可由使用者调节的机构如移动活塞来界定的可能性。于是在该加工过程中，该空腔例如被热塑性材料完全填充。该空腔于是具有模塑模的作用。这允许使用限定的聚合物体积和可能限定的固结条件。该空腔可以通过以下一种方式或其组合来形成：-开口是具有侧凹如扩宽部的盲孔，该扩宽部由围绕部和/或多个径向结构构成，于是该空腔由该孔的至少一部分形成；-开口是通孔，其从近侧看时形成侧凹并且在远端通过另一个零件如辅助件封闭，这样的辅助件可以是为了模塑过程被临时固定至第一零件的，例如通过传统的连接件；-在第一零件和要与第一零件进行组装的第三零件之间形成空腔，其中第一零件中的开口形成空腔的一部分。最初被耦合输入固态而尚未液化的第二零件中的能量可以是机械能。例如该机械能可以是机械振动能，尤其是超声振动能。为了随后的液化，除例如机械能之外，也可以使机械压力作用于第二零件，以便例如将第二零件压到第一零件的表面部分上，并且例如此时能量作用于第二零件。于是，在一个例子中，使能量作用于第二零件直到使该热塑性材料的至少一部分液化并填充该空腔的步骤包括：使机械压力和机械能作用于第二零件，直到使该热塑性材料的至少一部分液化并填充该空腔。作为替代方式，能量可以是辐射能，其例如被耦合入第二零件，因此第二零件至少部分是透明的。第二零件和/或第一零件和/或与该第二零件接触的组件中的另一个零件于是包括吸收辐射并将辐射转化成热的部分。尤其是在一个实施例中，辐射如激光射线被耦合入第二零件并且经第二零件传播至与第一零件的接合界面，在这里辐射在第一零件的表面上被吸收。通过由此在第一零件表面上产生的热，第二零件在接触受热表面的地方被熔化；执行此过程，直到由第二零件的熔融材料填充该空腔。作为又一个替代方式，能量可以是通过热传导供应的热或例如通过在第二零件或第一零件或该组件中的另一个零件中产生的电流来供应的热。组合方式也是可行的。第二零件可以被构造成能够将另一个零件连接至第一零件。例如，第二零件可以包括可将另一个零件夹紧至第一零件的螺钉状头部。此外或作为替代，它可以包括由以下材料构成的芯，该材料在足以使热塑性材料液化的条件下不液化(该芯材例如可以是金属的、陶瓷的或者纤维显著增强型复合材料的)并且该另一个零件可以例如按照传统方式通过螺纹连接或其它传统机械连接或也按照本专利技术被连接至该芯。第一零件例如可以是金属的或有可能是陶瓷的或硬塑料的；不排除其它材料。尤其是第一零件可以是例如铝或镁的压铸金属件。其中带有侧凹的开口可以被视作该热塑性材料的模塑模。相比于传统的模制方法，热塑性材料首先以固态被插入并通过能量如机械能被当场液化。该工艺过程构成主要成形过程，但相比于现有技术的模制工艺，仅较少材料被转换成液态，因此不需要挤出机、喷嘴等。这使得其也可与高度填充型热塑性材料一起使用。作为超越现有技术的成形方法如注塑的另一优点，不是只可得到一个接近口(或很少的接近口)，而是因为只需在第二零件被安放之后供应能量，故可以从许多不同的位置或方向来接近。具有侧凹的开口可以被视为用作一种键孔，其中键通过该工艺被现场浇注入键孔中。在这里，形状可以锁定一个自由度(例如防拔出)或者多达全部自由度。在一些实施例中，使液化后的热塑性材料处于静液压下，尤其是相应地在与限定该容积的第一零件和/或其它零件的界面处。冷却过程中的静液压分布允许控制液化零件的固结状况并由此补偿热缩或抑制在冷却熔体中形成孔。相比于通过可液化材料在例如多孔元件中的锚固，在本专利技术方案中的空腔由第一零件和可能其它零件来限定。换句话说，提供了针对浇注而限定的模具容积，该限定的容积利用如此安放的固态的第二零件的液化来填充，即第二零件在仍处于固态的情况下进入该开口且使用能量将第二零件至少部分液化。这允许在模塑过程中对材料流动的完全控制：最终被填充的容积是可完全预测的。该空腔限定出宏观预定侧凹。该侧凹尤其可以由第一零件和/或可能其它零件在其制造过程中可成形/铸成的形状来限定。在所有实施例中，可选地，热塑性材料体积(和第二零件的可能其它元件如硬芯)可与空腔容积相适应，从而没有多余材料并且准确填充该容积。在一些实施例中，该开口包括竖井部(或管道部)和在其远侧的至少一个扩宽部。竖井部可以沿一轴线具有恒定的横截面，该横截面几乎是可任意选择的，例如圆形、长方形、三角形、T形、双T形、椭圆形等。扩宽部具有不同的横截面，在至少一个方向上的径向延伸尺寸大于该竖井部的横截面以形成该侧凹。尤其是该扩宽部的横截面积可以大于该竖井部的横截面积(尤其在垂直于作为插入轴线的该轴线截取的横截面中)。第二零件可以具有对应于该竖井部横截面的横截面。例如第二零件可以包括其形状大致匹配于开口竖井部的部分。在一组实施例中，第二零件具有由以下材料构成的芯，该材料在工艺过程中存在的条件下不会液化(并且尤其例如在低于450℃或350℃或低于250℃的温度下不会液化)，第二零件还具有围绕该芯的热塑性材料。在这些实施例中，热塑性材料的布置和在模塑过程中的条件可以被选择成在工艺过程之后在芯和第一零件之间没有直接物理接触。该热塑性材料在该芯和第一零件之间形成阻隔层。该阻隔层所具有可能的优点是具有关于该芯或第一零件分别对作用于第一零件或芯的任何机械冲击和/或振动进行减震的能力。另外，该阻隔层可以用作防腐隔层。除了阻尼之外，该热塑性材料也保证了在该连接受到机械载荷情况下的应力均匀分布。应力计算表明，相比于传统的螺钉，作用于第二材料的应力和进而第二材料的应变可以通过使用覆有热本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种将零件相互连接的方法，其包括以下步骤：‑提供第一零件，所述第一零件包括第一零件开口；‑提供第二零件，所述第二零件包括处于固态的热塑性材料；‑提供要与所述第一零件组装的第三零件，其中所述第三零件包括第三零件开口；‑使所述第一零件和第三零件相对于彼此布置，使得在所述方法期间形成共同腔，所述共同腔包括所述第一零件开口和所述第三零件开口，具有明确限定的空腔容积并且在所述第一零件中形成侧凹以及在所述第三零件中形成侧凹；使所述第一零件和所述第二零件相对于彼此进行布置，使得所述第二零件进入所述第一零件开口；‑使能量作用于所述第二零件，直到使所述热塑性材料的至少一部分液化并至少部分地填充所述共同腔；和‑使所述热塑性材料再凝固，由此将所述第三零件与所述第一零件组装在一起，其中，空腔壁因对液化的热塑性材料的不可渗透而界定明确限定的所述空腔容积。

【技术特征摘要】
2012.11.13 US 61/7257301.一种将零件相互连接的方法，其包括以下步骤：-提供第一零件，所述第一零件包括第一零件开口；-提供第二零件，所述第二零件包括处于固态的热塑性材料；-提供要与所述第一零件组装的第三零件，其中所述第三零件包括第三零件开口；-使所述第一零件和第三零件相对于彼此布置，使得在所述方法期间形成共同腔，所述共同腔包括所述第一零件开口和所述第三零件开口，具有明确限定的空腔容积并且在所述第一零件中形成侧凹以及在所述第三零件中形成侧凹；使所述第一零件和所述第二零件相对于彼此进行布置，使得所述第二零件进入所述第一零件开口；-使能量作用于所述第二零件，直到使所述热塑性材料的至少一部分液化并至少部分地填充所述共同腔；和-使所述热塑性材料再凝固，由此将所述第三零件与所述第一零件组装在一起，其中，空腔壁因对液化的热塑性材料的不可渗透而界定明确限定的所述空腔容积。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述能量是机械能。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述机械能是超声振动能。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述振动能从具有耦合输出面的超声焊头被耦合输入所述第二零件，所述耦合输出面被压紧在第二零件的耦合输入面上。5.根据权利要求中1所述的方法，其中，所述能量经所述第一零件或所述第三零件被耦合入所述第二零件。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述共用空腔是闭合的空腔。7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第二零...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·迈尔，M·莱曼，A·温格，
申请(专利权)人：伍德韦尔丁公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH