专利名称：制备塑料－金属复合构件的方法
技术领域：
本发明涉及一种制备塑料-金属复合构件的方法，在该方法中，该复合构件的模制件通过接合和经注入的热塑性塑料而相连接。
如由DE-A 19848516已知一种呈空腔复合构件形式的塑料-金属复合构件。为将半壳件与盖板或盖壳连接使用了注入的热塑性塑料。为此该半壳件和盖板例如具有围缘，该围缘设有通孔，在该通孔中可实现例如由注入的塑料形成的铆接。可供替换地或附加地还可提供卷边，在该卷边上也可由注入的塑料形成抗剪切的形状相合的连接。此外由DE-A 19848516还已知其它用于连接两个或多个模制件的方法如焊接、粘合、卷边、紧钳、铆接，其可单独用于或组合用于模制件的连接。
由DE-A 19500790已知一种用于制备塑料-金属复合构件的方法和设备，其是通过在改进的注塑模具的模腔中组合使用金属接合技术和常规的注塑方法。在第一步中将各个要连接的板或板型材置于注塑模具中，并借助于冲头通过压制或接合使其相互以形状相合连接。在第二步中再通过在接合部位或压制部位的区域和/或在板或板型材中的另一些相互叠置的通孔中注入塑料使其相互连接。实施该方法的设备在注塑模具的模腔中具有一个或多个接合冲头或压制冲头，需要时在各板通过接合而相互连接的各部位上还有相应的下冲头。将冲头从注塑模具的模腔中抽出以注入塑料。
由DE-A 19500790中已知方法的缺点在于，尽管是在一个设备中进行模制件的压制和塑料的注入，但要以两个分开的步骤实施。该压制或冲制是单独的工艺步骤，其中可移动的冲头在注塑模具中压到模制件上。该冲头是进入注塑模具中。按DE-A 19500790，在该闭合的注塑模具中该冲头要进入以压制模制件，并在将热塑性塑料注入注塑模具的模腔前要将冲头再抽回。因此用于制备复合构件的循环时间相对较长。另一缺点是所需的设备相对较昂贵，因为具有用于压制模制件的可移动的冲头。
可承受高机械应力的塑料-金属复合构件可用作例如飞机制造中的轻型构件。
本发明的主题是提供一种制备塑料-金属复合构件的方法，该复合构件由一个或多个由金属或塑料制成的模制件组成，该方法中，所述模制件在注塑模具中接合，并经热塑性塑料形状相合地连接，其特征在于，该模制件的接合在注塑模具闭合时进行。
本发明的复合构件至少由一个模制件组成。该模制件可具有任意的几何形状。该复合构件例如可由单个模制件如辊轧型件组成，其接合成空腔复合构件。该复合构件例如也可由两个模制件构成，这时该模制件可能是两个半壳件或一个半壳件和一个盖板，其组合在一起形成空腔复合构件。
按本发明，置于注塑模具中的一个模制件或多个模制件的抗剪切的形状相合的连接是在注塑模具闭合时实现的。
在本发明方法的一个实施方案中，在注塑模具闭合的情况下通过冲压实现接合。为此该注塑模具具有冲压头或冲压芯体，在闭合时该冲压头或冲压芯体压到模制件上，并冲压模制件。在闭合的注塑模具中冲压芯体突入到注塑模具的模腔中，以使该冲压芯体压到位于模腔中的模制件上。该模制件宜具有边缘区，在该边缘区中该模制件相邻或叠置。冲压优选在相邻的模制件的边缘区中进行。相类似地单件模制件优选具有两个边缘区，其相邻或叠置以进行连接。冲压可从一边进行或从两边进行。在从两边进行冲压时冲压芯体沿边缘区交替地压到一个或另一个模制体上。如果该模制件的边缘区基本上呈水平位于注塑模具中，则该边缘区经冲头芯体从两边的冲压是由上和由下进行。
在注塑模具闭合时通过接合相互连接两个模制件的另一种可能性是穿通法。这时该模制件在其相叠置的边缘区有相互叠置的通孔。该穿通法同样是在注塑模具闭合时进行，这时该通孔的边缘类似于卷边借助冲压芯件成形。在一种变化方案中该叠置的通孔大小不同。例如基本上呈圆形的通孔可具有不同的直径。这样在注塑模具闭合时仅使具有较小通孔的模制件成形。该较小通孔的边缘借助冲压芯体成形，使其伸入到另一模制件的较大通孔中。此外也可能的是，仅模制件之一在其边缘区有通孔，而与其相邻的模制件无通孔，而是遮盖住第一个模制件的通孔。在注塑模具闭合时两个模制件相互冲压，在通孔区中被遮盖的模制件被压入相邻模制件的通孔中。
在本发明方法的另一个实施方案中，在注塑模具闭合时接合是在于两模制件相互联结或啮合。在该实施方案中，该模制件优选不具有连续的边缘区。取而代之的是仅在个别区段形成搭接片式的边缘区。该搭接片的宽度和几何形状以及两相邻搭接片的间距可任意选定。最简单的形式是搭接片的宽度基本上等于两相邻搭接片之间的间距。该两摸制件的搭接片应准确定位，使得在模制件相邻或叠置时一个模制件的搭接片穿过另一模制件的两相邻搭接片之间的空隙。在注塑模具闭合时冲头芯体压紧模制件的搭接片，使搭接片相互啮合，并基本上呈平面。该经压制的搭接片以这种方式形成连续的闭合边缘区。
对于模制件的相互联结，由于较高的稳定性，特别优选的是仅两模制件之一具有任意几何形状如圆形的或角形的搭接片。另一模制件具有含通孔的连续的边缘区用于容纳第一个模制件的搭接片。该通孔的几何形状和大小的选择要使其成为该搭接片的配合件并正好容纳该搭接片。在注塑模具闭合时该模制件的搭接片接合进另一模制件的通孔中，由此形成连续闭合的边缘区。
在注塑模具闭合时也可有各种接合实施方案的组合。
另外，为使通过冲压使模制件的抗剪切的形状相合的相互连接达到足够的联接强度，该模制件还可通过注入的热塑性塑料相互连接。热塑性塑料的注入在同一注塑模具中进行。为此该模制件特别是在其边缘区宜具有通孔和/或卷边，塑料注进该区域并穿过通孔或进入卷边。此外或另一方法是也可对模制件的边缘注入塑料包封。借助注入的热塑性塑料对模制件进行连接的其它方法描述于如DE-A 19848516中。
本发明方法的优点在于，对于接合，特别是冲压、穿通和/或啮合均不再需附加的工艺步骤，而确切地说该接合是随注塑模具闭合一步完成的。此外其优点是，该注塑模具不再有可移动的构件如冲头等，这些可移动的构件在闭合的注塑模具中是可上下移动的或突出和再缩回。该注塑模具仅有轴柱等，其在注塑模具闭合时压到模制件上。
该模制件由金属特别是钢、镍、铬、铁、铜、锌、钛、铝和镁以及这些金属的合金制成，或由塑料特别是非增强的、增强的和/或经充填的热塑性塑料例如聚碳酸酯(PC)、热塑性聚氨酯(PU)、聚酯特别是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯乙烯(PS)、间同聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚环氧丙烷(PPO)、聚砜(PSO)、聚苯硫(PPS)、聚酰亚胺(PI)、聚醚醚酮(PEEK)、聚酰胺(PA)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)或这些塑料的混合物制成。
适于模制件形状相合的相互连接的热塑性塑料特别是基于下列的非增强的、增强的和/或经充填的塑料聚酰胺(PA)、聚酯特别是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚苯乙烯(PS)、间同聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、热塑性聚氨酯(PU)、聚烯烃特别是聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚碳酸酯(PC)、聚环氧丙烷(PPO)、聚砜(PSO)、聚苯硫(PPS)、聚酰亚胺(PI)、聚醚醚酮(PEEK)或这些塑料的混合物。
将依下列附图对本发明进行详述。
图1示出塑料-金属复合构件的局部图，其在注入塑料前于注塑模具闭合时通过相互冲压模制件制成。
图2示出图1的塑料-金属复合构件的部分在注入塑料后的横截面图。
图3示出在注入塑料后于注塑模具闭合时通过穿通模制件制备的塑料-金属复合构件的部分横截面图。
图4示出在注入塑料前通过模制件相互啮合制备的塑料-金属复合构件的局部图。
图5示出图4的塑料-金属复合构件的部分在注入塑料后的横截面图。
在图1中示出由两个半壳件1，1’构成的部分，半壳件具有边缘区2，2’。该边缘区2，2’相对放置。在边缘区2，2’中该两个半壳件1，1’在注塑模具闭合时在注塑模具的模腔中(未示出)经冲压3。
图2示出在注塑模具闭合时在边缘区2，2’中经冲压相互连接的两个半壳件1，1’的部分，接着在该注塑模具中对其边缘5，5’注以塑料4包封。
图3示出了本发明的实施方案是穿通法。这时该两个半壳件1，1’具有边缘区2，2’，其中有通孔7。在注塑模具闭合时对通孔边缘成型，使之形成抗剪切的形状相合的连接。
图4示出两模制件通过借助搭接片的啮合而接合。图4示出两个半壳件1，1的部分，该两半壳件的边缘区2，2’中具有搭接片6，6’。该搭接片6，6’的宽度和半壳件1的两相邻搭接片6的间距或半壳件1’的两相邻搭接片6’的间距的选择要使在注塑模具(未示出)闭合时搭接片6被压入两相邻搭接片6’的间隙中，同时搭接片6’被压入两相邻搭接片6的间隙中。在注塑模具闭合时该搭接片呈平面压制，并形成连续的闭合边缘区。
图5示出图4中的复合构件的横载面图。在下半壳1’的边缘区2’中看出搭接片6’，其在注塑模具闭合时经向上压制。其沿边缘区2，2’由上半壳1的搭接片6和下半壳1’的搭接片6’形成平面。该边缘区2，2’还可经注入塑料4包封。
权利要求
1.一种制备由一个或多个由金属或塑料制成的模制件组成的塑料-金属复合构件的方法，在该方法中，该模制件在注塑模具中接合，并经热塑性塑料形状相合地连接，其特征在于，该模制件的接合在注塑模具闭合时进行.
2.权利要求1的方法，其特征在于，所述模制件的接合通过冲压实现。
3.权利要求1的方法，其特征在于，所述模制件具有叠置的通孔，并且该模制件的接合在通孔区通过穿通实现。
4.权利要求1的方法，其特征在于，所述模制件的接合通过联接实现，这时该模制件至少之一在其边缘区具有搭接片，并且该模制件至少之一具有容纳该搭接片的通孔。
5.权利要求1-4中任一项的方法，其特征在于，所述模制件具有通孔和/或卷边，在通孔和/或卷边区中通过注入热塑性塑料进行连接。
全文摘要
本发明涉及一种制备塑料－金属复合构件的方法，该构件由一个或多个由金属或塑料制成的模制件(1.1’)组成，在该方法中，该模制件在注塑模具中接合，并经热塑性塑料以形状相合而连接，其特征在于，该模制件的接合在注塑模具闭合时进行。
文档编号B29D29/00GK1777502SQ200480009981
公开日2006年5月24日 申请日期2004年4月3日 优先权日2003年4月15日
发明者U·达耶克, H·戈德巴赫 申请人:兰爱克谢斯德国有限责任公司