[发明专利]在轻型结构元件内锚固

说明书

技术领域

本发明涉及机械工程和机械制造领域，尤其是机械制造，例如汽车工程、飞行器制造、造船、机械制造、玩具制造等。本发明尤其涉及将连接器锚固入第一物体内的方法以及将第二物体机械固定至第一物体的方法。

背景技术

在汽车、航空、家具和其它工业中已倾向于弃用钢结构而采用轻质结构部件。这些部件的一个例子是包括两个相当薄的外结构层以及布置在结构层之间的中间层(内衬层)的轻型结构件，该结构层例如由纤维复合材料(比如玻璃纤维复合材料或碳纤维复合材料)、钣金或者根据行业由纤维板制成，该中间层(内衬层)例如是硬纸板蜂窝状结构或轻型金属泡沫。这种轻质结构件可被称为“夹层板”，有时被称作“空心芯板(HCB)”。它们机械稳定、外表美观并且具有相对轻的重量。

但是，因为结构层薄并且内衬不适于使连接器例如暗榫锚固其内，所以除了通过胶粘接合到表面外很难将物体附接至轻型结构元件。

为了应对这些挑战，汽车、航空及其它工业已经开始大量使用胶粘接合。胶粘接合轻且强，但其缺点在于不可能长期控制可靠性，因为几乎不可能在没有完全破坏接合情况下检测到例如由于脆化的粘接剂而导致的弱化的粘接接合。同样，胶粘接合可导致加工成本的提高，这是由于材料成本以及由于缓慢硬化过程而导致的制造过程的拖延，尤其是如果彼此待连接的表面具有一定粗糙度，并且由此导致不能使用快速硬化的薄层粘合剂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种将连接器锚固在第一物体内的方法，尤其是锚固入夹层板内。本发明的另一个目的在于提供一种将第二物体固定至第一物体的方法。该方法应克服现有技术方法的缺点。

根据本发明的一个方面，提供了一种将连接器锚固在第一物体内的方法，该连接器包括固态的热塑性材料，该方法包括：

-提供第一物体和连接器；

-使连接器从第一物体的远侧与第一物体接触；

-将机械振动能从第一物体的近端面施加到所述第一物体，该近端面与远侧相对，同时物体和连接器彼此压靠，直到连接器的面向近侧端部至少部分可流动以形成热塑性材料的流动部，并且引起流动部流入第一物体的结构；和

-使流动部重新固化以在第一物体和连接器之间形成形状配合连接。

在此，第一物体的近端面可保持完整，即连接器不是必须到达第一物体的近端面。

替代地，该近端面可设有位于近端面内的开口，该开口在加工过程中制备或可预先制备，且可使部分流动部流经该开口。可选地，接下来超声焊头可包括用于从这些已经流经该开口的热塑性材料部分成形头部的成形特征。

补充地或替代地，该方法可包括对连接器被锚固在远侧的位置(横向(x-y-)位置)进行标记。此标记可为颜色标记或结构标记例如胀形。该标记可例如由加工本身，例如通过使近侧面轻微变形(例如胀形)来实现，该轻微变形由适当成形的超声焊头引起。

该第一物体的结构可为可穿透材料的结构，尤其是孔。

适用于此的可穿透材料至少在根据本发明的方法的条件下为固态。它进一步包括(实际的或潜在的)液化材料可流入或被压入其中以进行锚固的空间。它例如可以为纤维的或多孔的或包括例如由合适的机加工或涂覆加工而成的可穿透表面结构(实际用于穿透的空间)。替代地，该可穿透材料能够在液化的热塑性材料的静水压力下形成此空间，这就意味着当处于环境条件下它可能不可穿透或只能非常小程度的穿透。这个特性(具有用于穿透的潜在空间)意味着例如在机械阻力方面不均匀。具有这个特性的材料的例子为多孔材料，其孔可由被挤出该孔的材料、软材料和硬材料的复合材料或异质材料所填充，异质材料中组分之间的界面粘合力小于由穿透的液化后的材料所施加的力。因此，通常，该可穿透材料包括结构的不均匀性(“空的”空间例如孔、空腔等)或材料成分的不均匀性(可移位的材料或可分离的材料)。

在带有玻璃纤维复合结构层和位于它们之间的内衬层的夹层板的例子中，可穿透材料可例如由在结构层和内衬之间的泡沫粘接剂例如PU粘接剂所构造和/或由本身可包括空间/孔的内衬所构造。

在实施例中，该方法包括使第一物体的材料变形和/或移位的步骤。

-尤其可在连接器的一部分可流动之前使第一物体材料变形和/或移位。

-尤其是连接器可直接使材料变形和/或移位，即例如当将连接器压入第一物体时使第一物体的材料变形和/或移位。