组装至少两个复合材料部件的方法和以此方式获得的组件与流程

本申请涉及一种用于借助于焊接来组装至少两个复合材料部件的方法以及一种以此方式获得的复合材料部件组件。

背景技术：

复合材料部件包括嵌入基质内的加强纤维。根据一种构型，复合材料部件包括叠加并嵌入热塑性树脂中的若干碳纤维层。

对于这些层中的每一层，纤维是单向的并且沿一个方向定向。

根据图1中可见的实施例，具有两个复合材料部件10、12的组件包括至少一个界面14，该至少一个界面具有第一部件10的第一接触表面f10，该第一接触表面连接至第二部件12的第二接触表面f12。

根据一种操作方法，界面14的环境中产生的电磁场产生引起发热的感应电流。这种发热引起将这两个部件的第一接触表面f10和第二接触表面f12相连的焊接。

为了防止对部件10和12的邻近于界面14的层造成损坏并且不在部件10和12中引起显著的内应力，有必要使发热集中在界面14的区域中。

根据图1中可见的第一操作方法，在第一接触表面f10与第二接触表面f12之间插入层16，该层也被称为衬托器、并且具有比碳纤维更高的导电率。通过举例，层16是铜网格。

该第一操作方法并不完全令人满意，因为层16的存在倾向于减小复合材料部件10与12之间的连接的机械特征。此外，层16导致携带质量增大，然而，除了在组装期间使发热集中之外，这个层不具有任何组装后功能。

根据第二操作方法，将部件10和12的外表面冷却以便防止在相对于外表面居中的组件区域外部的过分发热。然而，根据部件10和12的厚度，界面14可能相对于关于外表面居中的这个区域偏移，如图1中所展示的。因此，该第二操作方法对部件10和12施加了显著的尺寸和几何限制。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术的缺点。

为此目的，本发明涉及一种用于借助于焊接来组装至少两个复合材料部件的方法，所述组件包括至少包括第一接触表面的第一部件、至少包括第二接触表面的第二部件、以及至少一个界面，所述第一接触表面和所述第二接触表面在所述至少一个界面的区域中相连，每个复合材料部件包括叠加并嵌入基质中的若干纤维层，所述方法包括产生感应电流的步骤。

根据本发明，所述组装方法包括以下步骤：将至少一个纤维连接层定位成插入在所述第一部件的第一接触表面与所述第二部件的第二接触表面之间、和/或位于所述第一和第二接触表面中的至少一个接触表面的区域中，每个连接层具有单向纤维，所述单向纤维沿与所述第一和第二部件的至少靠近所述第一接触表面和所述第二接触表面的纤维层中的纤维的方向不同的方向定向，并且所述感应电流沿与每个连接层的纤维的方向大致平行的方向产生。以此方式，电流所引起的焦耳效应主要出现在(多个)连接层的区域中。

此方法使得能够在所述界面的区域中获得发热集中，即使是在所述界面未定位成相对于所述组件的外表面居中的情况下也是如此，而无需在部件之间插入仅专用于使发热集中的层。根据另一个优点，(多个)连接层有助于所述组件的机械特征、并且具有组装后功能。

根据构型，每个连接层的纤维沿与所述第一和第二部件的纤维层的纤维的所有方向不同的方向定向。

根据另一个特征，这些连接层中的至少一个连接层的纤维用树脂浸渍。

根据一种安排，所述第一和第二部件的纤维与参考方向形成0°、45°、90°、或135°量级的角度，并且每个连接层的纤维与所述参考方向形成22.5°、67.5°、112.5°、或157.5°量级的角度。

根据第一实施例，在所述第一部件的第一接触表面与所述第二部件的第二接触表面之间插入单个连接层。

根据第二实施例，在所述第一部件的第一接触表面与所述第二部件的第二接触表面之间插入第一连接层，并且在所述第一部件的第一接触表面和/或所述第二部件的第二接触表面的区域中定位第二连接层和/或第三连接层。

根据另一个实施例，在所述第一部件的第一接触表面的区域中、和/或在所述第二部件的第二接触表面的区域中定位连接层。

根据第一操作方法，正好在产生感应电流的步骤之前定位至少一个连接层。

根据第二操作方法，在固结部件的步骤之前将被定位在接触表面的区域中的至少一个连接层集成到所述部件中。

本发明还涉及一种通过执行根据以上特征中任一项所述的方法而获得的具有至少两个复合材料部件的组件。

附图说明

将从本发明的以下描述中理解其他特征和优点，该描述单纯地是通过非限制性实例的方式参考附图给出的，在附图中：

-图1是展示现有技术实施例的具有两个复合材料部件的组件的截面，

-图2是具有两个复合材料部件的组件的实例的透视图，

-图3是展示本发明第一实施例的具有两个复合材料部件的组件的截面，

-图4是展示本发明第二实施例的具有两个复合材料部件的组件在组装之前的截面，

-图5a是图4中可见的组件的第一部件的第一接触表面的部分剖视图，

-图5b是图4中可见的组件的连接层的视图，并且

-图5c是图4中可见的组件的第二部件的第二接触表面的部分剖视图。

具体实施方式

图2至图4示出了具有两个复合材料部件20和22的组件。

通过举例，如图2中展示的，部件20是具有欧米茄形截面的加强件24，并且部件22是面板26。

加强件24具有中心部分28以及第一翼30和第二翼30’，这些翼安排在中心部分28的两侧、并且连接至面板26。加强件24由侧向边缘32、32’界定。

当然，本发明不局限于这种类型的组件。

无论涉及哪个实施例，所述组件包括至少包括第一接触表面20.1的第一部件20、至少包括第二接触表面22.1的第二部件22、以及至少一个界面34，第一接触表面20.1和第二接触表面22.1在该至少一个界面的区域中相连，如图3和图4中所展示的。

每个复合材料部件20、22均包括叠加并嵌入基质中的若干加强纤维层。

根据实施例，加强纤维是嵌入热塑性树脂中的碳纤维。

对于这些层中的每一层，纤维是单向的、并且沿与参考方向形成特定角度的方向定向。

对于第一部件20和第二部件22中的每一个部件，层的数量及其纤维的取向根据第一部件20和第二部件22所期望的机械特征来确定。

第一部件20包括叠加的层，每一个叠加的层具有单向纤维，第一部件20的不同层具有沿第一组方向定向的纤维。

第二部件22包括叠加的层，这每一个叠加的层具有单向纤维，第二部件22的不同层具有沿第二组方向定向的纤维。

每一组包括多个方向，对于这些方向中的每一个方向，纤维与参考方向形成特定角度。第一部件20的第一组可以包括与第二部件22的第二组不同的方向。

对于每一组，第一部件20和第二部件22的纤维与参考方向形成0°、45°、90°、或135°量级的角度。

第一接触表面20.1和第二接触表面22.1借助于焊接、通过由于感应电流产生发热而相连。

为此目的，所述组装方法包括以下步骤：使用电磁场发生器36在界面34的区域中产生感应电流。

根据本发明的特征，界面34包括至少一个导电纤维连接层38，该连接层插入在第一部件20的第一接触表面20.1与第二部件22的第二接触表面22.1之间、和/或被定位在第一接触表面20.1和第二接触表面22.1中的至少一个接触表面的区域中。

术语“导电纤维”旨在被理解为是指，连接层38的纤维具有传导电流并因此借助于焦耳效应产生发热的能力。

当界面34包括若干连接层38时，这些不同的连接层38具有均沿相同的方向定向的纤维。每个连接层38的纤维与第一部件20和第二部件22的层的纤维为相同的材料。

每个连接层38包括单向纤维，这些单向纤维沿与第一部件20和第二部件22的、至少靠近第一接触表面20.1和第二接触表面22.1的纤维层的纤维的方向不同的方向定向。术语“靠近”旨在被理解为指代第一部件20和第二部件22的从第一接触表面20.1和第二接触表面22.1开始的前十层。

根据一种构型，每个连接层38的纤维沿与第一部件20和第二部件22的纤维层的纤维的所有方向不同的方向定向。

通过举例，每个连接层38的纤维与参考方向形成22.5°、67.5°、112.5°、或157.5°量级的角度。

电磁场发生器36被配置成用于沿与每个连接层38的纤维的方向大致平行的方向产生感应电流。

因此，考虑(多个)连接层38的纤维的取向和电磁场发生器36所产生的感应电流的取向，所述感应电流所产生的发热将基本上在(多个)连接层38的区域中产生。这种安排使得能够在界面34的区域中获得发热集中。根据另一个优点，这个/这些连接层38有助于组件的结构性质。

根据另一个特征，连接层38中的至少一个连接层的纤维用树脂浸渍。

另外，在焊接期间，第一部件20和第二部件22经受压缩力，该压缩力旨在挤压第一接触表面20.1和第二接触表面20.2。

以此方式，在焊接期间，发热使树脂软化或弱化，树脂由于压缩力而蠕变、并且填充在第一部件20与第二部件22之间可能存在的任何间隙。这种安排有助于减小组件的孔隙率。

根据实施例，(多个)连接层的纤维与第一部件20和第二部件22的层的纤维为相同的材料。根据实施例，(多个)连接层的纤维是碳。以此方式，相比于现有技术，(多个)连接层38有助于组件的机械特征、并且具有组装后功能。

当(多个)连接层38的纤维用树脂浸渍时，它们用与第一部件20和第二部件22中的至少一个部件的热塑性树脂类型相同的热塑性树脂来浸渍。

根据图3中可见的第一实施例，界面34包括插入在第一部件20的第一接触表面20.1与第二部件22的第二接触表面22.1之间的单个连接层38。

根据图4、图5a至图5c中可见的另一个实施例，界面34包括：插入在第一部件20的第一接触表面20.1与第二部件22的第二接触表面22.1之间的第一连接层38(图5b中可见)；被定位在第一部件20的第一接触表面20.1的区域中的第二连接层38'；以及被定位在第二部件22的第二接触表面22.1的区域中的第三连接层38”。这些不同连接层38、38'、38”的纤维全部与纵向方向形成角度α。

在图5a中，已经展示了第一部件20的从第一接触表面20.1开始的前三层，即：第二连接层38'；第一层40，该第一层具有沿与第二连接层38'的纤维的方向不同的第一方向定向的纤维；以及第二层42，该第二层具有沿与第二连接层38'的纤维的方向不同的第二方向定向的纤维。

在图5c中，已经展示了第二部件22的从第二接触表面22.1开始的前三层，即：第三连接层38”；第三层44，该第三层具有沿与第三连接层38”的纤维的方向不同的第三方向定向的纤维；以及第四层46，该第四层具有沿与第三连接层38”的纤维的方向不同的第四方向定向的纤维。

根据另一个实施例，界面34包括插入在第一部件20的第一接触表面20.1与第二部件22的第二接触表面22.1之间的第一连接层38、以及仅被定位在这两个接触表面20.1、22.2之一的区域中的第二连接层38'或38”。

根据另一个实施例，界面34不包括插入在第一部件20的第一接触表面20.1与第二部件22的第二接触表面22.2之间的任何连接层38。界面34包括被定位在第一部件20的第一接触表面20.1的区域中的连接层38'、和/或被定位在第二部件22的第二接触表面22.1的区域中的连接层38”。

根据第一操作方法，正好在产生感应电流的步骤之前定位至少一个连接层38、38'、38”。

根据另一个操作方法，在固结部件20、22的步骤之前将被定位在接触表面20.1或22.2的区域中的至少一个连接层38'、38”集成到所述部件20、22中。