[发明专利]将第二物体固定至第一物体

说明书

技术领域

本发明涉及机械工程和制造领域，特别是机械制造，例如汽车工程、飞行器制造、造船、机械制造、玩具制造等。特别涉及将第二物体机械地固定至第一物体的方法。

背景技术

在汽车、航空和其它行业中，已经倾向于弃用钢结构而使用轻型材料，比如铝或镁金属片或聚合物、比如碳纤维增强聚合物或玻璃纤维增强聚合物或未增强的聚合物，例如聚酯、聚碳酸酯等来代替。

这些新型建筑材料元件的一个实例是包括两个外部的相当薄的结构层以及布置在结构层之间的中间层(内衬层)的轻型结构元件，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)、金属片材制成，或者根据行业由纤维板制成，该中间层例如是纸板蜂窝结构或轻型金属泡沫或聚合物泡沫或陶瓷泡沫等，或分开的距离保持器的结构。这种轻型结构元件可以称为“夹层板”，并且有时被称为“中空芯板(HCB)”，它们机械稳定并且看起来很舒适，而且具有相对低的重量。

这些新材料在结合这些材料的元件方面，尤其是将稍平的物体结合至另一物体方面带来了新的挑战。在汽车、航空、造船和其它行业中，用于此的实例是将增强件(“纵梁”等)结合至稍平的夹层板结构。

为了应对这些挑战，汽车、航空和其它行业已经开始大量使用粘合剂结合。粘合剂结合可以轻而坚固，但是存在不能长期控制可靠性的缺点，因为几乎不可能在没有完全破坏该结合的情况下检测到例如由于脆化的粘合剂而导致的弱化的粘合剂结合。此外，粘合剂结合可能导致制造成本的上升，这是由于材料成本以及由于缓慢的硬化过程而导致的制造过程中的延迟，特别是如果彼此待连接的表面具有一定的粗糙度，并且由此导致不能使用快速硬化的薄层粘合剂。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种将第二物体机械地固定至第一物体的方法，该方法克服了现有技术方法的缺点。尤其是，本发明的目的在于提供一种将第二物体机械地固定至第一物体的方法，以产生尤其是对抗剪切力且机械稳定的机械结合使得该方法适用于将增强件固定至平面物体。此外，本发明的目的是提供一种将第二物体机械地固定至第一物体的方法，该方法具有成本低、高效且快速的优势。

根据本发明的一个方面，提供一种将第二物体机械地固定至第一物体的方法，该方法包括以下步骤：

-提供包括附接面的第一物体；

-提供具有基本平坦片部的第二物体；

-提供连接器，所述连接器包括固态的热塑性材料；

-将所述第二物体相对于所述第一物体放置使得所述片部贴靠所述附接面且所述片部的突出部段延伸入所述第一物体的开口，所述开口具有在所述附接面中的口部，该突出部段延伸穿过所述口部进入所述开口；

-当所述突出部段延伸进入所述开口时，在所述连接器被相对于所述第一和第二物体放置且延伸穿过所述口部进入所述开口情况下向所述连接器施加能量，直到所述热塑性材料的流动部变为可流动的并且相对于所述第一物体和所述突出部段流动；和

-使所述流动部重新固化；

-其中所述重新固化的流动部将所述突出部段相对于所述开口锁定。

突出部段延伸入开口这一事实可通过最初提供具有突出部段的第二物体并将第二物体相对于第一物体放置、使得突出部段突入预制的开口中造成。或者，突出部段还可以通过使第二物体相应地变形而在现场制作，同时也已经开始施加能量。在这两种情况下，都存在这样的选项，即第一物体中的开口是预制的或第一物体中的开口是通过将突出部段按压入第一物体的材料中所产生的。

在大多数实施例中，在使向连接器施加能量的步骤中，按压力将被施加至连接器。借由也将能量(如果该能量是机械振动能)耦合输入连接器的超声焊头，该按压力可以直接地或间接地被耦合输入至连接器。按压力连同变为可流动的流动部以及可能连同机械变形(参见下文)一起可使施加按压力的工具(即在机械振动实例中的超声焊头)向前/向远侧运动。向前/向远侧运动将使连接器的与工具接触的至少部分相应地向前/向远侧运动。

在实施例中，该方法包括在能量输入已经停止后将按压力保持一段时间，直到流动部已经充分重新固化。

片部可直接地贴靠至附接面并且与其物理接触。或者，其它部分(比如薄片或薄膜)可被放置在附接面和片部之间。

第一物体可包括形成附接面的由尺寸稳定材料(如金属片、复合材料等)制成的结构层和内衬层或其远侧的空的空间。(在此的内衬层由密度和/或机械强度例如明显低于结构层的密度/机械强度的材料形成)。