连接塑料工件至另一工件的方法技术

连接塑料工件至另一工件的方法，包括：提供包括第一抵靠面的塑料工件，第一抵靠面上设置有端面背对第一抵靠面的销；提供包括第二抵靠面和工作表面的另一工件，另一工件还提供有适于销的横截面且从第二抵靠面延伸至工作表面的通孔；以第二抵靠面铺放在第一抵靠面上、销延伸穿过通孔超过工作表面彼此抵靠放置另一工件和塑料工件；相对所述另一工件放置摩擦工具，摩擦工具具有以转动方式驱动且包括相对转动轴垂直延伸的摩擦表面的摩擦销和包括夹紧表面的夹紧环，摩擦表面平放在端面上且夹紧表面平放在工作表面上；转动摩擦销以便摩擦表面和端面之间的摩擦产生的摩擦热使销进入塑性状态，且平行转动轴朝工作表面移动转动的摩擦销以便销发生塑性变形。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。
技术介绍
在汽车和航天工业中，越来越多的使用如下的组件:该组件中塑料工件必须刚性连接(positively connected)至由金属或复合材料制成的其他工件上。利用塑料工件的变形性的方法尤其适用于此。现有技术中公开了一系列的借助塑料材料的变形性将塑料工件连接至另一工件的方法。例如，众所周知的是，塑料工件具有远离抵靠面(abutting surface)延伸的凸起。在该抵靠面上，放置具有通孔的另一工件。该通孔以这样的方式形成:该通孔容纳所述凸起，所述凸起穿过所述通孔在所述另一工件外凸出。为了将所述塑料工件连接至所述另一工件，凸出在另一工件外的凸起的部分发生机械变形(mechanically deformed)。在该方法的最简单的实施方式中，借助工具在凸起上施加较大的压力以使得凸起发生塑性变形。塑料工件和另一工件形为所谓的冷连接。这种连接方法为已知的铆接且具有非常短的循环时间。然而，在许多塑料中，冷连接期间在凸起中产生的裂纹影响限制了另一工件和塑料工件之间的连接的耐久性。为了降低由于变形所引起的负载，该凸起在变形前进入塑性状态。例如，这可通过在吹入热空气来实现。然而，在这种情况下，通过热空气，塑料仅是缓慢地加热，这就大大增加了该方法的循环时间。在其他实施方式中，加热工具用于凸起的变形。在这种情况下，根据实施方式，通过加热电阻器、超声波、红外线辐射、激光辐射或其他方式加热该工具。在不承受很大负载的情况下凸起进入塑性状态可塑性变形。以这种方式产生的“热”连接比前述的“冷”连接更加耐用。然而，所有提供热连接的方 法具有特别高的能量消耗，这是由于工具必须非常热以得到较短的周期时间。经常用于此的红外和激光加热器在生产和维护中也极其复杂。最后，从US7497917中已知的是:当塑料工件连接至金属工件时，在金属工件的环绕开口(该开口为塑料工件的凸起所延伸穿过的)的表面区域处与摩擦工具发生接触。转动的摩擦工具将能量引入金属工件，导致其加热且随后对塑料工件以及提供在其上的凸起进行加热。因此，使得凸起进入塑性状态，并得到刚性连接。这里存在的缺点是:由于金属工件和塑料工件之间所需热量的转移，再次循环时间较长，在塑料工件和金属工件之间的抵靠面的性质决定性的影响所述热量的转移。
技术实现思路
因此，基于现有技术，本专利技术的目的在于提供一种刚性，所述方法无需复杂的构件，利用很少的能量且具有较短的循环时间。通过以下步骤的方法实现该目的:-提供包括第一抵靠面的塑料工件，所述第一抵靠面上设置有远离所述第一抵靠面凸起的销，所述销具有背对所述第一抵靠面的端面；-提供另一工件，所述另一工件包括第二抵靠面和与所述第二抵靠面相对的工作表面，所述另一工件还提供有适于所述销的横截面且从所述第二抵靠面延伸至所述工作表面的通孔；-以所述第二抵靠面铺放在所述第一抵靠面上、所述销延伸穿过所述通孔超过所述工作表面这样彼此抵靠的方式放置所述另一工件和所述塑料工件；-相对所述另一工件放置摩擦工具，所述摩擦工具具有摩擦销和夹紧环，所述摩擦销具有以绕转动轴的转动方式驱动且包括相对所述转动轴垂直延伸的摩擦表面，所述夹紧环包括相对所述转动轴垂直延伸的夹紧表面，所述夹紧环环绕所述摩擦销，所述摩擦销和所述夹紧环能够平行于所述转动轴移动，所述放置包括将所述摩擦表面平放在所述端面上且将所述夹紧表面平放在所述工作表面上，-转动所述摩擦销，以便所述摩擦表面和所述端面之间的摩擦所产生的摩擦热使得所述销进入塑性状态，以及-平行于所述转动轴朝向所述工作表面移动所述转动的摩擦销，以使所述销发生塑性变形。根据本专利技术的方法，提供包括第一抵靠面的塑料工件。所述抵靠面上设置有远离所述抵靠面凸起的销，所述销具有背对所述第一抵靠面的端面。还提供有另一工件，所述另一工件优选由金属、金属合金、陶瓷或复合材料构成。在另一优选的实施方式中，所述另一工件也可由塑料构成。所述另一工件具有第二抵靠面和与所述第二抵靠面相对的工作表面。所述另一工件还提供有适于所述销的横截面且从所述第二抵靠面延伸至所述工作表面的通孔。所述另一工件和所述塑料工件以这样的方式彼此抵靠放置所述另一工件的第二抵靠面铺放在所述塑料工件的第一抵靠面上。因此，所述销延伸穿过所述通孔且超过所述工作表面。在进一步的步骤中，摩擦工具相对所述另一工件放置。所述摩擦工具具有摩擦销和夹紧环，所述摩擦销以绕转动轴的转动方式驱动且包括相对所述转动轴垂直延伸的摩擦表面，所述夹紧环包括相对所述转动轴垂直延伸的夹紧表面。在这种情况下，所述夹紧环环绕所述摩擦销，所述摩擦销和所述夹紧环能够平行于所述转动轴移动。所述摩擦工具以这样的方式放置所述摩擦表面平放在所述端面上且所述夹紧表面平放在所述工作表面上。在随后的步骤中，所述摩擦销转动，同时所述夹紧环固定在所述工作表面上且并不移动，以便于仅通过所述摩擦表面和所述端面之间的摩擦所产生摩擦热来使得所述销进入塑性状态。此后，所述转动的摩擦销平行于所述转动轴朝向所述工作表面移动，以便于所述销塑性变形。根据本专利技术的方法的优点是其具有极其高的效率。一方面，该方法可采用用于摩擦焊接的同一设备实施，另一方面，与根据现有技术的方法相比，其能量消耗非常低，这是由于动能通过摩擦非常有效地转换成热能。尤其是摩擦热直接引入所述塑料工件而无需进行任何热传导过程。此外，根据本专利技术的用于生成连接所需的循环时间比根据现有技术中的方法的循环时间要短。除此之外，通过摩擦销的移动直接使得销的自由端变形，确保了工件之间的可靠的联锁哨合(reliable interlocking engagement)。此外，所述摩擦工具用于维持完全地机械性且没有用于热量产生的复杂系统。因此,降低了维护和生产成本。最后，根据本专利技术的方法的情况下，避免了连接区域的周围被工件的材料所污染，这是因为环绕所述连接的夹紧环或销确保了不会发生材料的泻出。在特别优选的实施方式中，这样选择所述摩擦表面的尺寸当所述销绕所述转动轴转动时，在所有旋转角度中整个所述端面完全平贴在所述摩擦表面上。这就确保了所述销均匀地加热且因此也均匀地进入塑性状态。优选地，所述销为明显的圆筒形式。这是尤其有利的，通过简单的钻削(drilling)，可使得通孔的内径与所述销的外径相符，因此增加了连接的强度。在另一优选的实施方式中，所述摩擦工具具有套筒，所述套筒包括相对于所述转动轴垂直延伸的套筒摩擦表面。套筒以绕所述转动轴的转动方式驱动，且可平行所述转动轴移动且布置在所述摩擦销和所述夹紧环之间。在第一替代的情况下，当所述摩擦销转动时，所述套筒同样转动且当所述摩擦销朝向所述工作表面移动时，所述套筒远离所述工作表面移动。所述摩擦销的放置包括贴靠所述工作表面放置所述套筒摩擦表面。在该替代的情况下，如果所述套筒也设置为转动，所述套筒摩擦表面最初也加热所述另一工件，所述另一工件散发热量至所述销。因此，所述销更加迅速地均匀加热，从而缩短加热循环时间，且所述销在塑料变形期间承受较小的负载，这就再次提高了连接的耐久性。此外，摩擦能量不仅经由端面引入所述销还经由所述销平行于转动轴的外表面进入销。最后，相对于所述摩擦销的移动方向，所述套筒远离所述工作表面的移动，使得可控制销的变形。在第二替代中，在所述摩擦销的转动期间，所述套筒本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连接塑料工件(1)至另一工件(3)的方法，所述方法包括下列步骤：?提供包括第一抵靠面(5)的塑料工件(1)，所述第一抵靠面(5)上设置有远离所述第一抵靠面(5)凸起的销(7)，所述销(7)具有背对所述第一抵靠面(5)的端面(9)；?提供另一工件(3)，所述另一工件(3)包括第二抵靠面(13)和与所述第二抵靠面(13)相对的工作表面(15)，所述另一工件(3)中还提供有适于所述销(7)的横截面且从所述第二抵靠面(13)延伸至所述工作表面(15)的通孔(17)；?以所述第二抵靠面(13)铺放在所述第一抵靠面(5)上、所述销(7)延伸穿过所述通孔(17)超过所述工作表面(15)这样彼此抵靠的方式放置所述另一工件(3)和所述塑料工件(1)；?相对所述另一工件(3)放置摩擦工具(29)，所述摩擦工具(29)具有摩擦销(31)和夹紧环(35)，所述摩擦销(31)以绕转动轴(37)的转动方式驱动且包括相对所述转动轴(37)垂直延伸的摩擦表面(39)，所述夹紧环(35)包括相对所述转动轴(37)垂直延伸的夹紧表面(45)，所述夹紧环(35)环绕所述摩擦销(31)，所述摩擦销(31)和所述夹紧环(35)能够平行于所述转动轴(37)移动，所述放置包括将所述摩擦表面(39)平放在所述端面(9)上且将所述夹紧表面(45)平放在所述工作表面(15)上，?转动所述摩擦销(31)，以便所述摩擦表面(39)和所述端面(9)之间的摩擦所产生的摩擦热使得所述销(7)进入塑性状态，以及?平行于所述转动轴(37)朝向所述工作表面(15)移动所述转动的摩擦销(31)，以使所述销(7)发生塑性变形。...

【技术特征摘要】
2011.10.25 EP 1118652751.一种连接塑料工件(I)至另一工件(3)的方法，所述方法包括下列步骤: -提供包括第一抵靠面(5)的塑料工件(I)，所述第一抵靠面(5)上设置有远离所述第一抵靠面(5)凸起的销(7)，所述销(7)具有背对所述第一抵靠面(5)的端面(9)； -提供另一工件(3)，所述另一工件(3)包括第二抵靠面(13)和与所述第二抵靠面(13)相对的工作表面(15)，所述另一工件(3)中还提供有适于所述销(7)的横截面且从所述第二抵靠面(13)延伸至所述工作表面(15)的通孔(17)； -以所述第二抵靠面(13)铺放在所述第一抵靠面(5)上、所述销(7)延伸穿过所述通孔(17)超过所述工作表面(15)这样彼此抵靠的方式放置所述另一工件(3)和所述塑料工件⑴； -相对所述另一工件(3)放置摩擦工具(29)， 所述摩擦工具(29)具有摩擦销(31)和夹紧环(35)，所述摩擦销(31)以绕转动轴(37)的转动方式驱动且包括相对所述转动轴(37)垂直延伸的摩擦表面(39)，所述夹紧环(35)包括相对所述转动轴(37)垂直延伸的夹紧表面(45)， 所述夹紧环(35)环绕所述摩擦销(31)，所述摩擦销(31)和所述夹紧环(35)能够平行于所述转动轴(37)移动， 所述放置包括将所述摩擦表面(39)平放在所述端面(9)上且将所述夹紧表面(45)平放在所述工作表面(15)上， -转动所述摩擦销(31)，以便所述摩擦表面(39)和所述端面(9)之间的摩擦所产生的摩擦热使得所述销(7)进入塑性状态，以及 -平行于所述转动轴(37)朝向所述工作表面(15)移动所述转动的摩擦销(31)，以使所述销(7)发生塑性变形。2.根据权利要求1所述的方法，所述摩擦表面(39)具有这样的尺寸:当所述摩擦销(31)绕所述转动轴(37)转动时，在所有旋转角度中所述端面(9)完全平贴在所述摩擦表面(39)上。3.根据权利要求1或2所述的方法，所述销(7)为圆筒形式。4.根据权利要求3所述的方法，所述摩擦销(31)的外径与所述销(7)的外径相符。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述摩擦工具(29)具有环形套筒(33)，所述环形套筒(33)以绕所述转动轴(37)的转动方式驱动，且可平...

【专利技术属性】
技术研发人员：塞尔吉奥·德·特拉格利亚·阿曼西奥·菲奥和，乔治·F·多斯桑托斯，安德烈·巴斯托斯·阿比伯，
申请(专利权)人：亥姆霍兹–然楚姆基斯塔然楚姆皮草材质库斯坦佛斯创有限公司，
类型：发明
国别省市：