生产机动车辆的混合结构部件的方法及相应混合结构部件技术

技术编号:16108566 阅读:19 留言:0更新日期:2017-08-30 02:16
本发明专利技术涉及一种用于生产机动车辆的混合结构部件的方法,该方法包括:成形金属材料板;提供复合材料板;在所述金属材料板的一个面上或所述复合材料板的一个面上施用连接材料层;通过将所述复合材料板成形为所述金属材料板的形状并借助所述连接材料层将复合材料板接合至金属材料板而成形出混合构件;以及通过使用聚合物材料进行二次成型而生产硬化构件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】生产机动车辆的混合结构部件的方法及相应混合结构部件
本专利技术涉及用于生产机动车辆的混合结构部件的方法及相应的混合结构部件。
技术介绍
术语混合结构部件是指由几种不同材料形成的结构部件,尤其是由金属材料和一种或更多种聚合物材料形成的结构部件。机动车辆的某些结构构件特别在冲击期间受到应力,并且必须能够吸收一部分冲击能量以保持车辆结构的完整性。这种结构构件还必须足够坚固以经得住各种结构功能。例如在机动车中央支柱的情况下,在侧面碰撞期间,机动车中央支柱受到较高程度的应力并且还必须通过铰链保持后门并通过前门的闭合系统保持对前门的抵抗力。此外,制造商正在使机动车辆结构变轻,以减少机动车辆结构的能量消耗。由不同材料形成的所谓的混合结构是已知的,这些已知的混合结构通常由金属材料和聚合物材料形成。文献DE3011336A1公开了一种通过粘合或压制来组装金属板和纤维增强聚合物材料而获得的轻质部件。所描述的方法生产出具有加强的外观的部件,但未提及所获得的部件的强度。文献EP0370342A2描述了一种易于生产且具有良好的强度和刚度的轻质结构部件。该部件由下述中空件形成:该中空件在其腔内具有由注入的聚合物材料制成的一组肋。中空的该部件可以是金属的或者可以是通过热压制形成的纤维增强聚合物。所述一组肋通过交叉连接接合至中空部件。这种类型的连接具有使中空部件变弱的缺点。此外,通过不连续点的这种连接不允许中空部件和肋组以最佳方式组合工作并且阻碍重量的减小。文献EP1550604B1描述了一种用于生产混合结构部件的方法,其中,预先形成涂覆有热活化表面涂层的金属材料板,随后将热塑性材料施用至金属材料板的具有表面涂层的面。尽管这种类型的混合部件的强度适用于半结构部件,但是会证明这种类型的混合部件的强度不足以经受冲击,特别是对于机动车底盘的结构部件比如中央支柱、支柱A或C、纵向外侧梁、车顶横梁、冲击梁或任何其他车辆结构构件。文献DE102009042272A1描述了一种结构部件,该结构部件具有放置在金属板上的由聚合物材料制成的加强层以及由施用至该加强层的热塑性材料制成的加强结构,并且该结构部件具有肋。金属板的边缘不被加强层或加强结构覆盖。
技术实现思路
本专利技术旨在通过提出下述方法来克服这些缺陷:该方法为用于生产轻质且具有抵抗力、尤其是在冲击的情况下具有抵抗力的用于机动车辆的混合结构部件的方法。关于此,本专利技术的目的涉及一种用于生产机动车辆的混合结构部件的方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:(a)成形金属材料板,(b)提供复合材料板,该复合材料板包含浸入或嵌入聚合物基质、尤其是热塑性或热固性聚合物基质中的至少一个纤维层,所述纤维层选自单向纤维层和织造纤维层,(c)在成形之前或成形之后在所述金属材料板的一个面上施用粘合材料层,或者在成形之前或成形之后在所述复合材料板的一个面上施用粘合材料层,(d)通过将所述复合材料板成形为所述金属材料板的形状并借助所述粘合材料层将复合材料板接合至金属材料板而形成混合构件,(e)通过使用聚合物材料(例如热塑性或热固性聚合物)对因此形成的混合构件的至少一部分进行二次成型(overmolding)以形成混合结构部件来生产硬化构件。这种方法允许获得特别具有抵抗力的、尤其是对冲击具有抵抗力且轻质的混合结构部件。金属材料板提供良好的抗伸长率,并且在显著变形的情况下,复合材料板与金属材料板的形状进行匹配并且在增大组合件的冲击吸收能力同时使组合件的刚性和机械强度增大。最后,二次成型的聚合物材料使混合结构部件硬化及固结。根据本专利技术,混合构件的成形步骤(d)实施成使得复合材料板部分地覆盖所述金属材料板的面,生产硬化构件的步骤(e)实施成使得聚合物材料至少部分地覆盖金属材料板的面的未被所述复合材料板覆盖的部分。应当指出的是,步骤(a)和(b)可以按任何顺序进行;这些步骤可以颠倒。步骤(a)对于成形步骤(a),该步骤可以是冷或热加工步骤。金属材料板可以是金属板,该金属板的厚度例如为0.1mm至1.5mm、有利地为0.1mm至1mm、优选地为0.2mm至0.8mm。该金属材料板可以是铝、镁、钛或基于这些金属中的一种或更多种的合金,或者可以是铁基合金,例如钢或不锈钢。金属材料可以是可冷加工的材料、尤其是钢。金属板优选地形成最终的混合结构部件的外部部分。由于该板是金属的,因此可以通过通常的焊接技术将该板组装在车身上,而不需要更改工厂组装线上当前存在的方法。步骤(b)对于提供复合材料板的步骤(b),该板包含浸入或嵌入热塑性或热固性聚合物基质中的至少一个纤维层,所述纤维层选自单向纤维层和织造纤维层。因此,纤维层形成连续的加强部分,该加强部分在部件的整个长度或部分长度上或在部件的整个表面或部分表面上延伸。因此,一个或更多个这种类型的层的存在提高了混合结构部件的强度。当复合材料板具有多层单向纤维时,所述多层单向纤维优选地全部在相同的方向上对齐。一般而言,单向纤维的方向选择成与要生产的部件的最大尺寸的方向平行。在存在若干层织造纤维的情况下,纤维的主方向可以彼此相同或不同。有利地,织造纤维网的纤维或单向纤维可以沿着要生产的结构部件的最大尺寸的方向布置,以沿着部件的最大尺寸提高部件的强度。根据实施方案,复合材料板可以包含至少一个单向纤维层和至少一个织造纤维层。单向纤维提高混合结构部件在纤维方向上的刚度和抗应力性,同时织造纤维提高混合结构部件的抗冲击性。由此获得特别能够抵抗并吸收冲击的混合结构部件。有利地,步骤(b)中提供的复合材料板可以包含相同或不同的纤维的一个或更多个层,所述纤维选自玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、金属纤维和芳族聚酰胺纤维。优选地,复合材料板可以包含至少一个单向碳纤维层和至少一个织造玻璃纤维层。本专利技术不受特定数目的单向纤维层和/或织造纤维层的限制。层数例如可以根据期望的强度、尤其是断裂强度来选择,以及/或者可以根据期望的最大厚度来选择。复合材料板的厚度例如可以为3mm至6mm、有利地为3mm至5mm、优选地为4mm至5mm。有利地,复合材料板可以包含交替的单向纤维层的叠层和织造纤维层的叠层。这些叠层可以包括2层至6层叠置的纤维。叠层有利地可以对称分布。例如,可以预见多达7个叠层或更多个叠层。例如,由2层至6层纤维构成的5个叠层。复合材料板的纤维含量可以是可变化的。例如,复合材料板的纤维含量为40重量%至85重量%、有利地为50%至85%、优选为55%至80%。复合材料板中存在的热塑性聚合物材料可以选自以下各种:脂族聚酰胺(PA)、聚邻苯二甲酰胺(PPA)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、甚至聚丙烯以及这些聚合物材料的混合物。例如,可以使用聚酰胺66(PA66)或聚酰胺6(PA6)。复合材料板中存在的热固性聚合物材料可以选自聚酯树脂、酯类乙烯基、环氧树脂、聚氨酯或这些聚合物材料的混合物。因此可以形成SMC(片状成型化合物)型产品。复合材料板可以通过已知的方法生产,这些已知的方法比如为:在双带压机上可能在高压下通过压塑(例如通过压延)的RTM(树脂转印成型)方法、通过挤压成型或其他合适的方法例如聚合作用期间的单体浸渍方法。这种复合材料板为最终的混合结构部件提供较高的能量吸收能力,从而提本文档来自技高网
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生产机动车辆的混合结构部件的方法及相应混合结构部件

【技术保护点】
一种用于生产机动车辆的混合结构部件的方法,其特征在于,所述方法包括下述步骤:(a)成形金属材料板,(b)提供复合材料板,所述复合材料板包含浸入或嵌入聚合物基质中的至少一个纤维层,所述纤维层选自单向纤维层和织造纤维层,(c)在成形之前或成形之后,在所述金属材料板的一个面上施用粘合材料层,或者在成形之前或成形之后在所述复合材料板的一个面上施用所述粘合材料层,(d)通过将所述复合材料板成形为所述金属材料板的形状并借助所述粘合材料层将所述复合材料板接合至所述金属材料板,使得所述复合材料板部分地覆盖所述金属材料板的面,由此形成混合构件,(e)通过使用聚合物材料对所成形的混合构件的至少一部分进行二次成型以形成混合结构部件,使得所述聚合物材料至少部分地覆盖所述金属材料板的所述面的未被所述复合材料板覆盖的部分,由此生产硬化构件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.23 FR 14632181.一种用于生产机动车辆的混合结构部件的方法,其特征在于,所述方法包括下述步骤:(a)成形金属材料板,(b)提供复合材料板,所述复合材料板包含浸入或嵌入聚合物基质中的至少一个纤维层,所述纤维层选自单向纤维层和织造纤维层,(c)在成形之前或成形之后,在所述金属材料板的一个面上施用粘合材料层,或者在成形之前或成形之后在所述复合材料板的一个面上施用所述粘合材料层,(d)通过将所述复合材料板成形为所述金属材料板的形状并借助所述粘合材料层将所述复合材料板接合至所述金属材料板,使得所述复合材料板部分地覆盖所述金属材料板的面,由此形成混合构件,(e)通过使用聚合物材料对所成形的混合构件的至少一部分进行二次成型以形成混合结构部件,使得所述聚合物材料至少部分地覆盖所述金属材料板的所述面的未被所述复合材料板覆盖的部分,由此生产硬化构件。2.根据权利要求1所述的生产方法,其中混合构件的所述成形步骤(d)是在有效的温度和压力条件下将所述复合材料板热压印在所述金属材料板上以使所述复合材料板成形的步骤,所述粘合材料层定位在所述复合材料板与所述金属材料板之间,所述粘合材料能够在热压印条件下将所述复合材料板接合至所述金属材料板。3.根据权利要求2所述的生产方法,其中步骤(d)和步骤(e)以相同的工具执行。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的生产方法,其中在步骤(b)中提供的所述复合材料板包含至少一个单向纤维层和至少一个织造纤维层。5.根据权利要求1至4中的任一项所述的生产方法,其中在步骤(b)中提供的所述复合材料板包含相同或不同的纤维的一个或更多个层,所述纤维选自玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、金属纤维或芳族聚酰胺纤维。6.根据权利要求1至5中的任一项所述的生产方法,其中在步骤(e)期间,所成形的硬化构件是加强肋,所述加强肋可选地基本垂直于所述复合材料板延伸。7.根据权利要求1至6中的任一项所述的生产方法,其中向步骤(e)中使用的所述聚合物添加任意布置的纤维。8.根据权利要求1至7中的任一项所述的生产方法,其中步骤(e)中使用的所述聚合物材料包含:-得自所述复合材料板、得自步骤(d)或步骤(b)的磨碎料,-可选地补充有聚合物,尤其是所述复合材料板的复合材料中存在的聚合物。9.根据权利要求1至8中的任一项所述...

【专利技术属性】
技术研发人员:菲利普·若纳塞劳伦特·罗什布拉夫
申请(专利权)人:雷诺有限公司全耐塑料公司
类型:发明
国别省市:法国,FR

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