复合金属成形方法及其结构与流程

本发明涉及一种复合材料的接合技术，尤其涉及一种复合金属成形方法及其结构。

背景技术：

随着科技不断的进步和发展，将复合材料应用在各种产品的情况已日渐普遍，举凡手机、平板电脑、笔记型电脑等的机壳与机构配件；风扇叶、汽机车零配件、医疗器材、家电外壳或零配件、安全帽；汽机车外观钣件及内部结构配件、飞机内外部配件、螺旋桨、一般船体结构件、军用钢盔、防弹类部品、卫浴设备、建材等不胜枚举。其所产制出的成品不仅具有重量轻、薄型化、外观质感佳等诸多优点外，且可有效地降低电磁波外泄。

现有的复合金属板，包括一基底层、一活性焊料层以及一外表层，基底层包含一结构强度金属；活性焊料层位于基底层的一第一侧表面上，活性焊料层包含一活性焊料；外表层位于活性焊料层的一外侧表面上，将基底层、活性焊料层及外表层依序堆叠成一体，再以爆炸焊接方式予以接合，以构成一复合金属板。

复合金属板的问题在于，层与层之间的结合使用爆炸焊接需要耗费大量能源，危险性高且不易达成大量生产，同时其制造过程中易产生不良品，进而不利于降低制造成本及提高生产良率。另基底层和外表层仅藉助焊料结合，将其应用在受到剪力作用的场域中，极易令基底层和外表层产生滑位脱离等不良情况。再者，其应用焊料以爆炸焊接方式接合，对于一些特定的金属(如镁或镁合金)并不适用，而亟待加以改善。

技术实现要素：

本发明的一目的，在于提供一种复合金属成形方法及其结构，其可提升二金属体的结合牢固度，并能够简化工艺和缩短制作时间。

为了达成上述的目的，本发明提供一种复合金属的成形方法，其步骤包括:a)在一第一金属体的一表面成形有间隔配置的多个凸体；b)以一第一压具对各该凸体施以塑性变形，从而使每一该凸体的根部宽度小于该凸体的顶部宽度；c)在一第二金属体的一表面设有对应各该凸体的多个槽部；d)将该第二金属体叠置于该第一金属体上，并使各该凸体分别穿入各该槽部中；以及e)以一第二压具对该第一金属体和该第二金属体施以压接加工，从而使各该凸体嵌固结合在各该槽部内。

为了达成上述的目的，本发明还提供一种复合金属成形结构，包括一第一金属体及一第二金属体，该第一金属体具有一表面，在该表面成形有间隔配置的多个凸体，每一该凸体具有一根部宽度及一顶部宽度，该根部宽度小于该顶部宽度；该第二金属体具有一内表面，在该内表面设有多个槽部，各该凸体分别穿设各该槽部中并且经由压接而嵌固结合。

本发明还具有以下功效，利用各凸体形成上大下小的形状，使第一金属体和第二金属体结合能够形成机械咬合的铆固结构，不仅可承受震动、冲击和热涨冷缩等情况，更能够保持整体结构的强度与完整性。利用在凹沟中设置导引结构和导引斜面，不仅利于第二金属体侵入各凹沟中，且能够大幅度地降低空隙的存在。藉由中介层被夹掣在第一金属体的各凸体和第二金属体的各槽部之间，而能够提升第一金属体和第二金属体的结合强度。藉由止滑层被夹掣在第一金属体的各凸体、各凹沟和第二金属体之间，而可有效防止第一金属体和第二金属体受到剪力作用下的滑位发生。本发明的制法不仅可快速的大量生产而使成本大幅的降低，其所产制出的成品更具有重量轻、薄型化、高强度、外观质感佳和易于成型制造等诸多优点。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1本发明的成形法流程图；

图2本发明的第一金属体与第一压具未压掣前剖视图；

图3本发明的第一金属体受压后剖视图；

图4本发明的第一金属体俯视图；

图5图4中的一角端区域放大图；

图6图5的立体外观图；

图7本发明的第二金属体立体外观图；

图8本发明的第一金属体和第二金属体未结合前剖视图；

图9本发明的第一金属体和第二金属体经第二压具压接加工组合示意图；

图10本发明的第一金属体和第二金属体经压接后组合剖视图；

图11本发明的第一金属体的第二实施例俯视图；

图12本发明的第一金属体的第三实施例俯视图；

图13本发明的第一金属体的第四实施例与第二金属体组合剖视图；

图14本发明的第二金属体的另一实施例俯视图；

图15本发明复合金属成形结构第二实施例组合剖视图；

图16本发明复合金属成形结构第三实施例组合剖视图。

其中，附图标记

10…第一金属体

11…第一表面

12…第二表面

13…凸体

131…顶部

14…凹沟

w1…根部宽度

w2…顶部宽度

15…导引结构

151…导引斜面

20、20'…第二金属体

21…内表面

22…外表面

23…槽部

24…间隔体

30…中介层

5…第一压具

6…第二压具

60…辊轮组

61…上辊轮

62…下辊轮

a～e…步骤

具体实施方式

有关本发明的详细说明及技术内容，配合附图说明如下，然而所附的附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

请参阅图1及图10所示，本发明提供一种复合金属成形方法，其步骤包括:

a)在一第一金属体10的一表面11成形有间隔配置的多个凸体13；请参阅图2所示，在此步骤中的第一金属体10可为铝合金、镁合金、铜合金或不锈钢等金属材料所制成的板件，此第一金属体10具有一第一表面11(或简称表面)及形成在第一表面11背后方的一第二表面12。其中成形加工可为滚轧、冲压、激光、模内成型等方式来形成，本实施例以辊轧加工方式做说明，当第一金属体10被输送带传送出来时，利用滚轮(图未示出)表面所成型的凸出块和槽部对第一表面11施以滚轧加工，即能在第一表面11上同时形成有连续性间隔配置的多个凸体13，并于各凸体13之间形成有多个凹沟14，本实施例的各凸体13是呈一棋盘状排列。

其中各凸体13的顶部131剖断面可为一倒立v形。又，各凸体13的外观形状可为四边形，此四边形可为正方形、长方形或菱形的型态，本实施例为一菱形。其中各凹沟14可为横向和纵向交叉配置或由复数斜向凹沟交叉配置，以在各凹沟14之间形成有多个凸体13(如图4所示)。

b)以一第一压具5对各该凸体13施以塑性变形，从而使每一该凸体13的根部宽度w1小于该凸体13的顶部宽度w2；请参阅图2至图6所示，本实施例是以一平底的第一压具5对各凸体13的顶部131进行压掣，以使各凸体13产生塑性变形，从而令每一凸体13的根部宽度w1小于凸体13的顶部宽度w2。

c)在一第二金属体20的一表面设有对应各该凸体的多个槽部23；请参阅图7所示，在此步骤中的第二金属体20亦可为铝合金、镁合金、铜合金或不锈钢等金属材料所制成的板件，此第二金属体20具有一内表面21(或简称表面)及形成在内表面21背后方的一外表面22。其中可以成形加工方式在内表面21设有多个槽部23，此槽部23的形状与前述凸体13的形状大致吻合，且槽部23的内周缘尺寸略大于凸体13的外周缘尺寸。另在各槽部23之间形成有多个间隔体24，本实施例的间隔体24为一矩形柱。

d)将该第二金属体20叠置于该第一金属体10上，并使各该凸体13分别穿入各该槽部23中；请参阅图8所示，将第二金属体20的内表面21叠接在第一金属体10的第一表面11上，并令各凸体13分别对应于各槽部23穿入，且凸体13的高度略大于槽部23的深度，同时各凹沟14是提供各间隔体24容置。

e)以一第二压具6对该第一金属体10和该第二金属体20施以压接加工，从而使各该凸体13嵌固结合在各该槽部23内。请参阅图9至图10所示，其中的第二压具6可为一压接模具或一辊轮组60，其中辊轮组60包含一上辊轮61和配置在上辊轮61正下方位置的一下辊轮62，其中压接加工可以冷作或热作方式来进行，将已完成前述叠接工艺的第一金属体10和第二金属体20送入上辊轮61和下辊轮62之间进行辊轧加工，在经过各辊轮61、62的压接后，从而使各凸体13和各槽部23形成机械式咬合而嵌固结合，同理各间隔体24亦与各凹沟14形成机械式咬合而嵌固结合。

请再参阅图10所示，前述方法可制得一种复合金属成形结构，其包括一第一金属体10及一第二金属体20，第一金属体10具有一第一表面11，在第一表面11成形有多个凸体13，每一凸体13具有一根部宽度w1及一顶部宽度w2，根部宽度w1小于顶部宽度w2；第二金属体20具有一内表面21，在内表面21成形有多个槽部23，各凸体13分别穿设各槽部23中，并且经由压接形成机械式咬合的铆固结构而嵌固结合。

请参阅图11及图12所示，本发明的复合金属成形结构，除了可为上述实施例外，第一金属体10的各凸体13的外观形状亦可以是正六边形或正三角形的型态，同理第二金属体20的各槽部23亦可以是对应于前述正六边形或正三角形凸体13配合穿接的正六边形或正三角形槽部23。

请参阅图13所示，本实施例的第一金属体10是在各凹沟14的中间区域成形有剖断面呈三角形导引结构15，于导引结构15两侧分别形成有一导引斜面151，此导引斜面151具有导引第二金属体20的间隔体24能够轻易侵入凹沟14而嵌固结合，且能够有效地降低第二金属体20在流动过程中因塑性流动路径不顺畅而产生空隙等问题，进而能够提升第二金属体20和第一金属体10的固结强度。

请参阅图14所示，第二金属体20的各间隔体24除了可以如前述实施例的独立个体设计外，亦可以如本实施例中的各间隔体24彼此间相互连接，槽部23则形成在其周边的各间隔体24之间，经由压接形成机械式咬合的铆固结构而嵌固结合。

请参阅图15所示，本发明复合金属成形方法在步骤d)之前更包括一步骤d0)，其是将一中介层30铺设于第一金属体10的各凸体13上方，在此步骤中的中介层30可为碳纤维、玻璃纤维、钢丝、钢网或克维拉(kevlar,或称聚对苯二甲酰对苯二胺)等，制作时是将此中介层30铺设在第一金属体10和第二金属体20之间，再将其经由前述的第二压具6进行辊压加工，加工后中介层30是被夹掣在第一金属体10的各凸体13和第二金属体20的各槽部23之间，如此能够提升第一金属体10和第二金属体20结合后的整体强度。

请参阅图16所示，本实施例的复合金属成形结构更包括另一第二金属体20'，其中第一金属体10的上下表面皆成形有间隔配置的凸体13，各第二金属体20、20'面向第一金属体10的表面则成形有各凸体13穿入的槽部23，藉由前述第二压具6的压接加工，从而使第一金属体10被夹掣在二第二金属体20之间，并令各凸体13嵌固结合在各槽部23内。

此外，本发明的复合金属在成形过程中可以施行多个次的辊轧加工，藉以达成薄型化效果。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。