加强结构构件的方法技术

用于加强结构部件的所选择部分的方法，它利用了具有未膨胀的最好是能热膨胀的树脂外壳的柔性管。外壳可以沿柔性管的长度被限制在所选择的区中。柔性管经过弯曲的通道被插入并与被加强的部件的几何形状一致。在管的具有外壳的部分到达所要求的地方以后，将管子就地固定。在加热时，树脂膨胀至为其原有体积的若干倍并只在该区域充满结构部件。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本申请根据的是1997年7月21日登记的临时申请系列号No．60／053264。本专利技术一般地涉及空心结构构件的加强，更具体一些，则涉及具有封闭区的结构的加强，该封闭区存在特殊的接近问题。近年来，许多因素迫使在汽车结构设计的方法方面作根本的改变。它们包括，必须满足不断提高的冲击强度和燃料节约标准，和生产在全球市场中其价格具有竞争力的车辆。这些要求常常看起来彼此有矛盾。例如，冲击强度多数情况下可以简单地通过加大钢的厚度或通过使用高强度钢达到。但是，这种方法通常要增加车辆的重量和／或成本。虽然重量轻的树脂现在可以用于填充结构构件的整个空腔，以提供更大的强度，但是这些材料都昂贵，因此大量使用它们就会不合要求地加大车辆的成本。本专利技术首先采用一个新的方法，它通过采用微球体填充的热膨胀树脂局部加强重要的区域来加强结构部件，例如具有树脂基芯子的复合门梁，该芯子所占据的地方不超过金属管的芯子的三分之一；空心叠层梁，其特征为它具有高的刚度与质量之比并具有用薄的结构泡沫塑料层与一内管隔开的外部，一W形载体插入增强物，该载体插入增强物载有用于加强空心梁的泡沫塑料体；隔板，它利用热膨胀泡沫塑料提供轨道的局部加强，该轨道用于固定发动机托架或其类似物。虽然这些技术都很适合许多应用，但是仍然需要局部加强具有特殊的接近问题的区域。更具体一些，在许多空心结构部件中，构件有一封闭的空间区域，它的位置离开空间的开口有某些距离，并且由于构件中的曲度或弯曲而难于够到。在某些情况下，构件及其所确定的通道有不规则的几何形状，使之难于接近特殊的内部区域。当然，在某些情况下，也有可能简单地用以后固化的液态树脂填充整个结构，但是，如上所述，这种方法在许多应用中可能过分费钱。因此，需要有另一种提供这种部件的局部加强的方法。本专利技术提供了对此问题的答案。本专利技术的一个目的为提供一种方法，它在用传统技术难于到达的空心结构部件的区域中提供局部加强物。本专利技术的另一目的为提供一种在结构部件中加入局部的树脂加强物的方法，在该部件中，被加强的区域在通道中的弯曲部分的另一边。本专利技术的又一目的为提供一种方法，它在空心结构部件中在难于接近的区域集中树脂加强物。本专利技术的一个方面为提供一种在局部区域加强部件的方法。该方法包括下列步骤提供一柔性构件，其长度基本上大于其宽度；用热膨胀树脂包住柔性构件的至少一部分；将柔性构件插入空心结构部分的空腔中。插入步骤包括这样一个步骤，即弯曲柔性构件，使之适应部件的空腔的几何形状。然后使树脂热膨胀，以使树脂粘结在结构部件上。这样，对于许多其内部几何形状使之难于或不能用传统技术加强的部件都可以达到局部加强。在一个方面，柔性构件是一管子，树脂绕其施加，成为一个层或涂层。以后将涂有树脂的管子插入结构部件中并且在有压力作用时将其弯曲，以使其能被送入部件空腔中，即当其被插入部件中时与所要求的形状一致。在一个方面，树脂包括发泡剂和玻璃微球。当柔性构件在部件中就位以后，例如在装入机动车辆以后，将部件加热至足以使发泡剂活化并使树脂热膨胀的温度。当树脂膨胀时，它粘结至部件的内壁上，形成具有高强度特性的管子对管子式的结构。在一个方面，按重量比，热膨胀树脂包括约40％～80％的树脂，约10％～50％的微球，约0．5％～5％的发泡剂，约1％～15％的填充剂，约0．5％～2％的加速剂和约1％～8％的固化剂。在另一个方面，柔性构件包括一个或更多的间隔器，它将柔性构件与结构部件的内壁隔开。在本专利技术的优选实施例的下列详细说明中将参考附图更完全地描述本专利技术的这些和其它方面、特色和目的。附图说明图1示出了在本专利技术的方法中所用的树脂支承管。图2为一局部剖开的立面侧视图，它示出了未膨胀的树脂在树脂支承管上的位置。图3示出了另一树脂支承管，它具有未膨胀的树脂的外套。图4示出了弯曲的结构构件的剖视图，它示出了树脂支承管在树脂膨胀前的位置。图5示出了图4的弯曲的结构构件的剖视图，它示出了形成内部加强的膨胀的树脂。图6是树脂支承管的正视图，该支承管具有在本专利技术中使用的径向间隔器。图7是图6的支承管沿箭头7-7方向的端视图。图8示出了弯曲的结构构件的剖视图，示出了未膨胀的树脂和间隔器的放置。参看图1和2，图中示出了用作未膨胀的树脂外壳22的支承的柔性构件或管20。柔性构件20最好是与用作电线23的导管相似的空心管。熟悉本技术的人都知道有各种不同的柔性导管。一种特殊的优选的柔性导管为金属螺旋管，它可以由于其螺旋形结构而在弯曲时无金属变形。当然，管20的截面不一定必须是圆形，其它构形如正方形或卵圆形也是合适的。当柔性构件20为空心金属管时，它通常用铝做成并且最好有约0．5～1．2mm的壁厚。管20的直径可根据用途而变化，但通常约为8～40mm并且在多数汽车应用中通常具有50～800左右最好为200mm的长度。在某些应用中，管子在放入被加强的结构中时将变形，超过其弹性限。此外，在某些应用中，可以用弹性较大的管子或棒料，它们在结构空腔中基本上靠弹性偏压就位。虽然空心管20是最优选的，尤其是因为它提供重量轻的结构，但是也可以用实心棒料。最理想的是像在某些应用中的管20那样使用塑料棒或管，而不是金属管或棒。管20的长度是从空腔开口至被加强的地方的距离的函数。管20的长度大于其直径或宽度，并且在许多应用中，管20的长度最好比其截面直径至少大4倍或大19倍，而更经常的则是大99倍。在许多应用中，管20具有50～200mm左右的长度。还有，在某些应用中，最理想的是如图3中的螺旋导管所示用树脂外壳22a基本包住整个管20a。树脂外壳22在多数应用中是一绕管20的整个外表面延伸的层，并且在未膨胀状态具有比较均匀的例如2～6mm左右的厚度。树脂外壳22的制备为用冲模将树脂片切割成所需要的几何形状，并且将预先切割好的薄片绕管20包围。另一种方案为将涂层模制在载体上，虽然也可以用其它形式的涂层例如通过喷涂等等。用于形成树脂外壳22的聚合物是树脂基的材料，它最好是可以热膨胀的。在本专利技术中可以用许多树脂基复合物形成树脂外壳22。优选的复合物赋予卓越的强度和刚度特性，同时又仅仅少量地加大重量。现在专门论证外壳22的组成，材料的密度最好为20～50磅每立方英尺，以使重量为最小。熔点，热变形温度和产生化学分解的温度都必须足够高，以使外壳22在油漆炉等中经常遇到的高温下保持其结构。因此，外壳22应当能短时耐高于320°F最好350°F的高温。还有，外壳22应当能长期耐90～200°F左右的热而不显示大的由热引起的变形或降解。更详细一些，在一个特别优选的实施例中，外壳22的热膨胀结构泡沫塑料包括合成树脂、成孔剂和填充剂，合成树脂包括外壳重量的40％～80％左右，更好一些为45％～75％左右，最好为50％～70％左右。最好是，一部分树脂包括柔性环氧树脂。此处所用的术语“成孔剂”一般地指能在外壳22中产生气泡、小孔或空穴的物体。也就是说，外壳22具有微孔结构，具有许多在其整个质量中遍布的微孔。微孔结构提供一种低密度的高强度材料，它提供一结实的但是重量轻的结构。适用于本专利技术的成孔剂包括可以用玻璃或塑料做成的加强的“空心”微球或微泡。特别优选的是玻璃微球。还有，成孔剂可包括发泡剂，它可以是化学发泡剂或物理发泡剂。当成孔剂包括微球或大本文档来自技高网...

【技术保护点】
加强部件的方法，它包括下列步骤：提供一柔性构件，其长度大于其宽度；用可膨胀树脂包住柔性构件的至少一部分；将柔性构件插入空心部件的空腔中，插入步骤包括这样一个步骤，即弯曲柔性构件，使之适应空腔的几何形状；以及使可膨胀的树脂膨胀 ，以使树脂粘接在上述部件上。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：约瑟夫S威奇伊，
申请(专利权)人：亨凯尔公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]