用于连接复合片材和金属底板的方法

用于连接复合片材和金属底板的方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于连接复合片材和金属底板（4)的方法，其中复合片材具有至少一个金属覆盖层（6)和至少一个由塑料构成的非金属层(8)，其中在复合片材中引入开口，并且设置至少一个接合部件（12)嵌入复合片材的开口中。本发明的目的在于，提供一种方法，用于过程可靠地连接复合片材和金属底板，并提供一种相应的构造形式，该目的由此实现，即，接合部件（12)设计为金属套筒，使该金属套筒变形，从而实现其与复合片材的形状配合和力配合的连接，并且该金属套筒以其面向底板的一端通过使用填充材料（14)以材料配合的方式与底板接合，其中填充材料设置在套筒（12)内部。
【专利说明】用于连接复合片材和金属底板的方法

【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于连接复合片材和金属底板的方法，其中复合片材具有至少一个金属覆盖层和至少一个由塑料构成的非金属层，其中在复合片材中引入开口，并且设置至少一个接合部件嵌入复合片材的开口中。本发明还涉及一种构造形式，特别指通过采用上述方法的实施方案制造的构造形式，该构造形式包括一个复合片材和一个底板，其中复合片材具有至少一个金属覆盖层和至少一个由塑料构成的非金属层，并且在复合片材中设置至少一个接合部件。

【背景技术】
[0002]复合片材，也称为减振片材，具有至少一个金属覆盖层和一个非金属层，该非金属层一般为塑料层，复合片材由于具有高抗弯刚度及减振特性因而在汽车制造领域的应用日益增加。特别在车身制造方面，通过使用复合片材能够实现明显的重量减少。
[0003]复合片材和底板的耐久连接通过现有技术例如JP 01005678 A已知。JP 01005678A涉及一种用于电弧焊接减振片材和底板的方法，该减振片材在两个金属层之间具有合成树脂层，其中在底板上和减振片材面向底板的金属层上引入开口。沿着开口通过电弧焊接接合减振片材和底板。合成树脂层在此转为气相。这种焊接法的缺点是，塑料间接影响焊接过程，并从而导致不稳定的电弧。


【发明内容】

[0004]基于上述，本发明的目的在于，提供一种方法，用于过程可靠地连接复合片材和金属底板，并提供一种相应的构造形式，从而避免现有技术中的缺点。
[0005]根据第一技术方案，该目的由此实现，即，接合部件设计为金属套筒，使该金属套筒变形，从而实现其与复合片材的形状配合和力配合的连接，并且该金属套筒以其面向底板的一端通过使用填充材料以材料配合的方式与底板接合，其中填充材料设置在套筒内部。
[0006]通过将接合部件设计为套筒，使复合片材的塑料层与接合区域分离，从而使塑料层不影响后续的接合过程。通过套筒与复合片材的形状配合和力配合的连接，能够保障套筒与复合片材的耐久连接，从而在后续的套筒与底板的接合过程中，复合片材也可与底板耐久连接。通过使用设置在套筒内部的填充材料接合套筒与底板，使复合片材能够与底板耐久连接，而复合片材的塑料层并不影响接合过程。其结果实现了复合片材与底板之间更好的连接。另外接合过程得以进行，并不会由于过多的热输入造成塑料层的损坏。套筒可以通过例如挤压变形。由此在复合片材的开口面上，该套筒可与复合片材的表面齐平，也可凸出其表面。
[0007]本方法的另一优点为，其构造和实施非常简单，因为通过套筒的通道非常好地实现了焊接点。
[0008]依照根据本发明所述方法的第一个有利实施方案，套筒和底板的接合过程可以通过电弧焊接、激光焊接、电阻焊接、电弧钎焊、激光钎焊或电阻钎焊进行。也可考虑其他通用的接合方法。
[0009]在一个优选的实施方案中，填充材料至少部分填满套筒的内部。由此保障了套筒和底板之间的连接稳定性的提高。此外也由此提高了在复合片材平面上的稳定性。当然，填充材料也可以完全填满套筒内部，并能够进一步提高稳定性。填充材料可以是焊接材料，例如焊接电极或其他通用的焊接材料，或者钎焊料。当然对于其他接合方法也可考虑其他填充材料。
[0010]特别优选地，使套筒在经成型的状态下至少在其面向底板的一侧与复合片材的表面齐平，从而使复合片材能够直接位于底板上并与其连接。
[0011]根据一个特别优选的、简单的实施方案，套筒为具有圆形横截面的空心圆柱体。不过也可考虑其他横截面，例如四边形或多边形，或是椭圆形横截面。在未成型状态下，套筒的纵向长度大于复合片材的厚度。通过例如将套筒挤压为H形，使套筒因此至少部分与复合片材的表面齐平。通过该H形保障了套筒和复合片材之间形状配合和力配合的连接。由此，复合片材上的水平力以及垂直于片材表面的力都能够被套筒吸收。
[0012]复合片材优选具有另一金属层，该金属层与塑料层相连接。该复合片材的实施方案被称为夹层片材，在具有闻机械强度的同时具有特别闻的隔首和减振特性。
[0013]根据另一个实施方案，复合片材的至少一个的金属覆盖层和/或套筒和/或底板由钢、铝和/或铝合金组成。通过使用这些金属覆盖层可以在复合片材的重量和成本方面获得积极的影响。当然所述材料列举并不完全，其他任何通用的金属化合物，例如镁，都可以用作上述部件的材料。
[0014]根据另一个实施方案，使用塑料，其能够在一定时间内阻断过高的温度波动，且并不改变其自身的特性。塑料层优选应用在汽车制造领域，适用于在电泳槽中的涂装，尤其适用于阴极电泳涂装(Kathoden-Tauchlakierung, KTL)。
[0015]套筒的嵌入可以使用自攻套筒在单步骤方法中进行，或者也可以通过多步骤方法进行，即，使用工具在复合片材上钻孔以及随后嵌入套筒。
[0016]在另一个实施方案中，多个套筒可以分别嵌入复合片材的各个开口中。由此能够进一步增加复合片材与底板的连接面积。
[0017]复合片材的塑料层的厚度优选大于至少一个的金属覆盖层的厚度，由此能够实现明显的重量减轻。
[0018]根据本发明的第二教导，上述目的通过一种接合的构造形式实现，该构造形式包括复合片材和底板，对此接合部件设计为金属套筒，该金属套筒与复合片材以形状配合和力配合的方式连接，该套筒以其面向底板的一端通过使用填充材料以材料配合的方式与底板接合，其中填充材料设置在套筒内部。
[0019]如上面已经指出的，套筒隔离了复合片材的塑料层，从而使塑料层既不影响后续的接合过程，也不会由于接合过程的热输入造成自身的损坏。通过套筒与复合片材的形状配合与力配合的连接，以及套筒与底板的材料配合的接合，能够保障复合片材与底板之间尤其牢固的连接。
[0020]根据该构造形式的另一个实施方案，填充材料至少部分填满套筒。由此一方面保障了套筒和底板之间更好的连接，另一方面也提高了在复合片材平面上的稳定性。填充材料也可以完全填满套筒内部，由此能够进一步提高稳定性。
[0021]接合连接特别优选通过电弧焊接、激光焊接、电阻焊接、电弧钎焊、电阻钎焊或激光钎焊完成。以上列举并不完全，显然也可考虑其他通用的接合方法。根据接合方法，填充材料可以是焊接材料或钎焊料。当然在使用其他接合方法的情况下也可考虑使用其他填充材料。
[0022]依照根据本发明所述的构造形式的另一个实施方案，套筒至少在其面向底板的一侧与复合片材表面齐平。由此使复合片材能够直接位于底板上，从而在垂直于复合片材平面的方向上实现连接稳定性的提高。
[0023]优选使套筒与复合片材的表面至少部分成一平面。通过使套筒与复合片材表面至少部分齐平，一方面能够在复合片材的水平方向上提高套筒与复合片材连接的稳定性。另夕卜，该实施方案特别适用于后续加工，因为不需要从复合片材的表面清除会干扰后续加工的、套筒的凸出的部分。
[0024]在根据本发明所述的构造形式的一个特别优选的实施方案中，复合片材具有至少一个另外的金属层，该金属层与塑料层相连接。这种在两个金属覆盖层之间具有塑料层的设置，如上面已经说明的，被称为夹层片材。因此，该接合的构造形式的实施方案在具有高机械强度的同时具有特别高的隔音和减振特性。
[0025]复合片材的至少一个的金属覆盖层和/或套筒和/或底板优选由钢、铝或铝合金、镁或镁合金组成。通过在上述部件上使用这些金属，不仅可以进一步降低本发明所述构造形式的成本，而且也可以进一步减轻其重量(轻型片材)。
[0026]依照根据本发明所述的构造形式的最后一个实施方案，复合片材的塑料层的厚度大于至少一个的金属覆盖层的厚度。由此能够进一步的减轻该接合的构造形式的重量。
[0027]最后，上述目的由此实现，S卩，将根据本发明所述的构造形式用于附加隔音或修理用途。
[0028]将根据本发明所述的构造形式应用于附加隔音，实现了低成本且高效的减振，并可以保障振动部件与减振片的牢固连接。

【专利附图】

【附图说明】
[0029]下面，结合图示，凭借实施例对本发明作出详细说明。图示中:
[0030]图1a至If示出了根据本发明所述的方法的实施例的剖面示意图和立体示意图；
[0031]图2示出了根据本发明所述的接合构造形式的一个实施例；
[0032]图3示出了根据本发明所述的接合构造形式的另一实施例的剖面示意图。

【具体实施方式】
[0033]图1a至If分别示出了根据本发明所述的方法的实施例的各个步骤。具体来说，图1a示出了复合片材2的一个实施例，其具有一个塑料层8和一个金属覆盖层6。在所示实施例中，塑料层8的厚度大于金属覆盖层6的厚度。金属覆盖层也可更薄。由此一方面能够实现明显的重量减轻，另一方面也能提高复合片材2的减振特性。
[0034]图1b和Ic示出了套筒12’的两个实施例，该套筒作为接合部件12嵌入复合片材2中。两个实施例都为中空体的形式。图1b中套筒12’的横截面为圆形，图1c中套筒12"的横截面为四边形。当然，套筒12’也可使用其他任意的横截面形状，例如多边形的横截面，但优选使用圆柱体套筒。
[0035]图1d示出了复合片材2的剖面示意图，其具有开口 10，在开口 10处嵌入接合部件12，特别是套筒12’。套筒12’的嵌入可以通过单步骤方法进行，即使用自攻套筒12’、12"，或者通过两步骤方法进行，即先使用工具在复合片材2上钻孔随后嵌入套筒12’、12"。套筒12’优选具有中空体形式，其横截面可为圆形，也可为多边形。在所示的实施例中，套筒12’的纵向长度大于复合片材2的厚度，从而能够通过相应变形保障套筒12’和复合片材2之间形状配合和力配合的连接。在此对套筒12’的两端进行挤压。
[0036]图1e示出了已成型的套筒12’与复合片材2的连接的一个实施例。通过套筒12’的变形，例如将该套筒挤压为H形，能够实现套筒12’和复合片材2之间形状配合和力配合的连接。套筒12’可吸收复合片材2上的水平力，也可以吸收垂直于复合片材2表面的力。
[0037]图1f示出了根据本发明所述的接合构造形式的一个实施例，其包括复合片材2和底板4。接合过程通过使用设置在套筒12’内部的填充材料14进行。在所示实施例中，根据本发明，套筒12’同底板4接合。在所示实施例中，填充材料14完全填满套筒12’的内部。这种设置额外保障了在复合片材2的平面上的稳定性。
[0038]图2示出了根据本发明所述的接合构造形式的一个替代实施例。与图1f相应，复合片材2包括一个塑料层8和一个金属覆盖层6。与图1f不同的是，用于接合套筒12’和底板4的填充材料14只部分填满套筒12’的内部。与图1f的实施例相比，这种设置保障了填充材料的节约。
[0039]图3示出了根据本发明所述的构造形式的另一优选实施例。在所示实施例中，复合片材2包括一个塑料层8及两个金属覆盖层6、6’。这一优选实施例具有非常高的减振及隔音特性。
【权利要求】
1.一种用于连接复合片材(2)和金属底板(4)的方法，其中所述复合片材(2)具有至少一个金属覆盖层(6)和至少一个由塑料构成的非金属层(8)，其中在所述复合片材(2)中引入开口(10)，并且设置至少一个接合部件(12)嵌入所述复合片材(2)的所述开口(10)中， 其特征在于， -所述接合部件(12)设计为金属套筒(12’)， -使所述金属套筒(12’)变形，从而实现其与所述复合片材(2)的形状配合和力配合的连接， -所述金属套筒(12’)以其面向所述底板的一端通过使用填充材料(14)以材料配合的方式与所述底板(4)接合，其中所述填充材料(14)设置在所述套筒(12’)内部。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述套筒(12’)和所述底板(4)的接合连接通过电弧焊接、激光焊接、电阻焊接、电弧钎焊、电阻钎焊或激光钎焊进行。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述填充材料(14)至少部分填满所述套筒(12’)。
4.根据权利要求1至3的任意一项所述的方法，其特征在于，所述套筒(12’)在经成型的状态下，至少在其面向所述底板(4)的一侧与所述复合片材(2)的表面齐平。
5.根据权利要求1至4的任意一项所述的方法，其特征在于， -所述套筒(12’)为圆柱体， -所述套筒(12’)的纵向长度大于所述复合片材(2)的厚度， -将所述套筒(12’)挤压为H形，从而使其至少部分与所述复合片材(2)的表面构成一个平面。
6.根据权利要求1至5的任意一项所述的方法，其特征在于，所述复合片材(2)具有至少一个另外的金属层(6’)，所述金属层与所述塑料层(8)相连接。
7.根据权利要求1至6的任意一项所述的方法，其特征在于，所述复合片材(2)的至少一个的所述金属覆盖层(6)和/或所述套筒(12’)和/或所述底板(4)由钢、铝和/或铝合金、镁或镁合金组成。
8.根据权利要求1至7的任意一项所述的方法，其特征在于，通过使用自攻套筒将所述开口(10)引入所述复合片材(2)中。
9.根据权利要求1至8的任意一项所述的方法，其特征在于，所述复合片材(2)的所述塑料层(8)的厚度大于至少一个的所述金属覆盖层￠)的厚度。
10.一种构造形式，特别是通过根据权利要求1至9的任意一项所述的方法制造的构造形式，所述构造形式包括一个复合片材(2)和一个底板(4)，其中所述复合片材(2)具有至少一个金属覆盖层(6)和至少一个由塑料构成的非金属层(8)，并且在所述复合片材(2)中设置至少一个接合部件(12)，其特征在于， -所述接合部件(12)设计为金属套筒(12’)， -所述金属套筒(12’)与所述复合片材(2)以形状配合和力配合的方式连接， -所述套筒(12’)以其面向底板的一端通过使用填充材料(14)以材料配合的方式与所述底板(4)接合，其中所述填充材料(14)设置在所述套筒(12’)内部。
11.根据权利要求10所述的构造形式，其特征在于，所述填充材料(14)至少部分填满所述套筒(12’)。
12.根据权利要求10或11所述的构造形式，其特征在于，所述接合连接通过电弧焊接、激光焊接、电阻焊接、电弧钎焊、电阻钎焊或激光钎焊进行。
13.根据权利要求10至12的任意一项所述的构造形式，其特征在于，所述套筒(12’)至少在其面向所述底板(4)的一侧与所述复合片材(2)的表面齐平。
14.根据权利要求10至13的任意一项所述的构造形式，其特征在于，所述套筒(12’)至少部分与所述复合片材(2)的表面构成一个平面。
15.根据权利要求10至14的任意一项所述的构造形式，其特征在于，所述复合片材(2)具有至少一个另外的金属层(6’)，所述金属层与所述塑料层(8)相连接。
16.根据权利要求10至15的任意一项所述的构造形式，其特征在于，所述复合片材(2)的至少一个的所述金属覆盖层(6)和/或所述套筒(12’)和/或所述底板(4)由钢、铝和/或铝合金、镁或镁合金组成。
17.根据权利要求10至16的任意一项所述的构造形式，其特征在于，所述复合片材(2)的所述塑料层(8)的厚度大于至少一个的所述金属覆盖层￠)的厚度。
18.根据权利要求10至17的任意一项所述的构造形式的应用，其特征在于，将所述构造形式用于附加隔音或修理用途。
【文档编号】B62D29/00GK104220203SQ201380015442
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2013年2月26日 优先权日:2012年3月19日
【发明者】海科·本肯, 彼得·奥泽 申请人:蒂森克虏伯钢铁欧洲股份公司