制作复合板的接合区域的方法及设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种制作夹层板的至少一个接合区域的方法，该夹层板具有至少两个金属覆盖层以及至少一个芯层，该至少一个芯层布置在金属覆盖层之间并由塑料材料构成，其中，至少一个接合区域适于通过利用紧固工具或焊接接合部来将夹层板接合至另一个部件或板材。此外，本发明涉及一种在夹层板中制作至少一个接合区域的设备，尤其是涉及一种在夹层板中制作包括至少一个开口的至少一个接合区域的设备，该设备具有用于夹层板的至少一个接纳件以及用于从至少一个接合区域中移置出塑料材料的工具。
【背景技术】
[0002]夹层板通常具有两个外金属覆盖层以及布置在外金属覆盖层之间的至少一个非金属芯层，所述非金属芯层优选地由热塑性材料构成，使用夹层板以提供如下的复合板部件，该复合板部件至少在由实心材料制成的板材中具有互相排他的性质。尽管夹层板的重量轻，夹层板例如也允许部分地具有非常好的刚度并可以同时提供非常好的隔音性能。还可以利用夹层板实现高拉伸强度且同时减小重量。许多应用需要这些夹层板与其他板材部分或部件接合。然而，因常常用于板材的接合方法(例如熔焊法或钎焊法)向夹层板输入高热量，所以这些接合方法造成一些问题。通常所使用的热塑性层即使在紧固件的周围区域也至少部分地熔化，或因高热量输入而以某种其它方式受损。然而，为了将夹层板接合至另一个部件，还可以借助例如螺纹件或铆钉等紧固工具来使用力配合和/或形状配合的接合部。然而，本发明的发明人已经发现:在螺纹接合部或铆接接合部的情况下，因通常由塑料材料构成的非金属芯层的蠕变行为，不能够确保这些接合部的持久的牢固性。因塑料材料的蠕变行为，所以减小了夹层板需要对铆钉或螺纹件提供的保持力。因此，或因预加载力的损失，夹层板与板材或部件之间的接合部松弛。
【发明内容】
[0003]从以上问题出发，本发明基于如下目的:提出一种用于制作夹层板的至少一个接合区域的方法及设备，利用该方法或设备可以在夹层板中形成接合区域，该接合区域适于借助于焊接接合部或紧固工具将夹层板接合至另一个部件或板材，即，借助于紧固件持久地在夹层板与板材(实心板或夹层板)或部件之间形成形状配合接合部和/或力配合接合部。此外，预期尽可能高性价比且可靠地制作接合区域。
[0004]根据本发明的第一教导，利用如下方法实现上述目的:将用于从至少一个接合区域中移置出芯层的塑料材料的工具布置在至少一个接合区域中，预加载用于移置塑料材料的工具，从而与夹层板的至少一个接合区域的表面垂直地施加预定力，加热夹层板的芯层，使得当夹层板的芯层的塑料材料变软时，通过至少部分地移置塑料材料，而借助于用于移置塑料材料的工具的力来使夹层板的金属覆盖层在至少一个接合区域中接触。
[0005]由于使用能够预加载的用于移置芯层的塑料材料的工具，所以可以实现在夹层板中制作接合区域而不需要提供昂贵的成形工具。因此，可以显著地减小形成接合区域的成本，并且可以增强接合区域的构造的灵活性。通过使用例如螺纹件或铆钉等紧固工具，接合区域不仅可以用于焊接接合部，而且还可以用于夹层板与另一个部件之间的其他耐用接合部。
[0006]根据方法的第一构造，接合区域由此包括位于夹层板中的开口，其中，通过移置塑料材料，金属覆盖层在开口的外周区域中至少部分地接触。因此，可以在夹层板中设置适于例如螺纹接合部的开口，从而可以使用开口的大致金属外周区域来增强螺纹接合部的保持力。
[0007]根据方法的另一个构造，如果将多个用于移置塑料材料的工具布置在多个接合区域中，并且同时使金属覆盖层在夹层板的多个接合区域中至少部分地接触，则可以进一步改进方法的成本效益。这些尤其能够通过使用已预加载的用于移置塑料材料的工具来实现。具体而言，可以在加热芯层的塑料材料之前定位并预加载这些工具。
[0008]根据另一个构造，一个金属覆盖层或两个金属覆盖层在至少一个接合区域中发生变形。如果例如仅一个金属覆盖层变形，则另一个金属覆盖层可以保持其外表面处于夹层板的平面中，因此仅在夹层板的一侧，接合区域在夹层板中产生部分塌陷。另一方面，也可以使两个金属覆盖层变形，使得用于例如螺纹接合部的金属区域可以布置在两个金属覆盖层之间的平面中以及两个金属覆盖层的平面之外。
[0009]根据方法的另一个构造，首先，将夹层板引入接纳件中；将至少一个用于移置塑料材料的工具定位在夹层板的远离接纳件的一侧上的要制作为所述接合区域的区域中；利用形状配合工具和/或力配合工具，借助于接纳件在用于移置塑料材料的工具与夹层板之间制作适于传递力的接合部;预加载用于移置材料的工具；以及至少在要制作为所述接合区域的所述区域中加热夹层板的芯层直到芯层变软为止。由于使用用于夹层板的接纳件，用于移置塑料材料的工具可以在夹层板的远离接纳件的一侧更精确地进行定位。形状配合工具和/或力配合工具借助于接纳件确保从用于移置塑料材料的工具至夹层板的力传递，并还可以用于定位用于移置塑料材料的工具或夹层板。在接纳件中可以容易地加热夹层板。此外，可以在接合区域中采用接纳件的合适的设计来差异地形成接合区域，使得例如在不同的接合区域中，当塑料材料被移置后，两个金属覆盖层或仅一个金属覆盖层变形。
[0010]根据方法的另一个构造，使用以对流式、传导式或辐射式传热的工具来加热夹层板的芯层。以对流式传热的工具(例如热风扇等)可以非常快速且有效地将热量传递至夹层板的金属覆盖层。因良好的热传导，金属覆盖层中的热量快速地传递至夹层板的由塑料材料制成的芯层。例如可以利用设置在接纳件中的加热元件进行传导式传热，这些加热元件具有非常精确的温度控制。辐射式传热为非接触式的，并且可以利用例如红外辐射器、LED或其他电磁辐射源来提供辐射式传热。
[0011]根据该方法的优选实施例，使用超声波振动法来加热夹层板的芯层。使用超声波振动法可以对夹层板的芯层进行非常精确的加热，特别是基于金属材料和塑料材料的不同的声音传导性能。
[0012]优选的是，用于移置塑料材料的工具使用与夹层板的表面垂直地被引导的冲头来从接合区域中移置出塑料材料，其中，冲头可选地具有用于收纳移置出的塑料材料的凹槽。对冲头的引导可以将力均匀且精确地引入到夹层板中以移置出塑料材料。因此，与冲头接合的整个区域受到预定力，以从被冲头覆盖的整个区域中非常精确地挤压出塑料材料。
[0013]根据方法的另一个构造，至少部分地气动地、液压地和/或利用机械弹簧来产生用于移置塑料材料的工具的力。可以容易地控制气动和液压地产生用于移置塑料材料的工具的力，使得例如当在多个接合区域中使用多个用于移置塑料材料的工具时，可以容易地在每个接合区域中对夹层板施加相同的力。使用机械弹簧允许特别简单且高性价比地提供用于从接合区域中移置出塑料材料的力。
[0014]如果以利用用于夹层板的接纳件的引导工具进行引导的方式将用于移置材料的工具定位，则可以进一步提高用于移置塑料材料的工具的定位精度。合适的引导工具可以是例如布置在接纳件中的销。
[0015]根据方法的另一个构造，利用定位工具同时将多个用于移置塑料材料的工具定位，其中，定位工具预确定各个用于移置塑料材料的工具的位置，并且利用形状配合工具和/或力配合工具，借助于用于夹层板的接纳件在用于移置塑料材料的工具与夹层板之间制作适于传递力的接合部。
[0016]合适的定位工具可以是例如简单的型材，多个用于移置塑料材料的工具布置在该型材中，并且型材定位为与接纳件的由此设置的形状配合工具或力配合工具接合。因此，可以同时将多个用于移置塑料材料的工具定位。因此，可以减少提供引入有接合区域的夹层板所需的努力。
[0017]根据本发明的另一个教导，利用通用类型的设备来实现上述目的，其中，用于移置塑料材料的工具可被预加载预定力，并且预定力可以被施加至夹层板，使得当夹层板的芯层的塑料材料变软时，可以利用已预加载的用于移置塑料材料的工具来从接合区域中移置出塑料材料。
[0018]借助于被预加载预定力的用于移置塑料材料的工具，可以在夹层板中产生一个或多个接合区域，这些接合区域允许形成焊接接合部(例如点焊)，或可以借助于加热芯层的简单步骤来提供用于紧固工具的具有金属外周的开口。本发明的含义中的可预加载指的是用于移置塑料材料的工具能够在被定位在夹层板的接合区域中之后被启用，使得用于移置塑料材料的工具对夹层板施加力，从而当加热塑料材料时，所述力足以从夹层板的芯层中移置出塑料材料。因此，首先，可以容易且精确地在非预加载的状态下将用于移置塑料材料的工具定位。在定位之后，可以通过预加载用于移置塑料材料的工具来对未加