[发明专利]通过压缩模制进行子部件的组装

说明书

披露了一种热塑性复合部件组件和制造该热塑性复合部件组件的方法。该热塑性复合部件组件通过以下制造：首先执行模制步骤以形成单个组件特征件作为离散组件特征件部件，并且使用第一压缩模制步骤分开地形成热塑性复合部件。然后，执行再处理步骤，在该再处理步骤中使用第二压缩模制步骤将这些离散组件特征件部件与该热塑性复合部件成为整体。该再处理步骤在多个所需的组件特征件部位中的每一个处将这些离散组件特征件部件基本上“焊接”到该热塑性复合部件上。

技术领域

本发明总体上涉及热塑性复合物领域。更具体地，本发明涉及通过压缩模制工艺进行热塑性复合子部件的组装以制造全功能或装门面的零件。

背景技术

热成形是将可热成形材料加热到足够温度，该足够温度允许加热的可热成形材料诸如通过注塑模制进行模制并且冷却成最终形状的制造工艺。使用可热成形材料制造的优点在于它们可以使用热进行处理。

可热成形的复合材料是纤维增强件和树脂基质的组合。树脂基质可以是热固性材料或热塑性材料。热塑性复合物是热塑性材料(称为热塑性树脂或热塑性树脂基质)和增强材料(诸如单根纤维或由纤维制成的织物)的组合。示例性纤维材料包括但不限于碳、玻璃、芳族聚酰胺、聚酯、黄麻、纤维素和棉。示例性热塑性复合物是连续纤维增强热塑性塑料(CFRT)。在材料已经定形之后，可以对包括热塑性复合物的热塑性材料进行重成形或再处理。示例性热塑性材料包括但不限于聚碳酸酯(PC)、可成形PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、聚酰胺、聚苯硫醚、聚醚酮和醚酮。热固性复合物是热固性材料(称为热固性树脂或热固性树脂基质)与增强材料的组合。包括热固性复合物的热固性材料不能在固化之后再定形，即使在加热之后也不能再定形。示例性热固性材料包括但不限于聚酯和环氧树脂。

在许多应用中，期望制造子组件，该子组件是热成形复合部件和另外的部件的组件。这类部件的组装可以通过粘合剂结合或机械接头来实现。在热固性复合物的情况下，一旦形成热固性复合部件，就难以进一步处理，诸如结合到另一个部件上。热固性复合物可以用来制造用于机械接头的整体组件特征件，因为热固性树脂是低粘度液体，其很好地起作用以润湿在热固性复合部件中形成这类机械接头所必需的复杂3D纤维增强件。这类组件特征件的实例包括但不限于螺柱、紧固件、或带螺纹的嵌件。尽管在热固性复合部件上整体形成组件特征件是有效的，但是热固性材料比热塑性材料具有更长的循环时间、更少的材料选择和更高的成本。因此，热塑性材料和热固性复合部件变得更加普及。然而，对于热塑性材料，难以使用在热塑性复合部件上形成整体组件特征件所必需的3D纤维增强件。具体地，难以利用在热塑性复合部件的制造中使用的正常的压缩模制工艺制造整体组件特征件，诸如突出的螺柱。为了使热塑性复合部件与另一个部件机械接合可行，可以在热塑性复合部件中形成带螺纹的孔，但是有时该孔可能破坏纤维增强件的表面连续性，并且还在热塑性复合部件中产生薄弱点。为了将组件特征件(如螺柱、紧固件、或带螺纹的嵌件)附接到热塑性复合部件上，它不像简单地钻孔那么容易。开发了一些方法来将组件特征件附接到热塑性复合部件上。

由于在形成热塑性复合部件之后热塑性复合物可以被再处理，例如包覆模制，因而可以在形成热塑性复合部件之后添加组件特征件。例如，在形成热塑性复合物之后，可以执行包覆模制工艺以添加组件特征件。用于将组件特征件添加到已形成的热塑性复合部件的一种常规方法是使用注塑模制工艺在每个新的组件特征件部位处单独地添加每个新的组件特征件。用于每个新的组件特征件的模具在组件特征件部位中的每一个处抵靠热塑性复合部件定位，并且将注塑模制材料注塑到结合到热塑性复合部件上的每个模具中。然而，在有待添加许多新的组件特征件的应用中，这可能是一个非常耗时且效率低下的过程。用于将新的组件特征件添加到已形成的热塑性复合部件的另一种常规方法是将形成的热塑性复合部件放置到工具中，并且然后执行背面注塑工艺以形成任何所需的组件特征件。这种背面注塑工艺的缺点在于形成组件特征件需要大量浪费的材料，这种浪费的材料也添加了热塑性复合部件的重量。