复合结构及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种复合结构，包含由金属材料制成的基础构件和由包含单向排列的增强纤维的纤维增强塑料制成的增强构件，其中在所述增强构件上形成有沿所述增强纤维的取向方向延伸的至少一个狭缝。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
(相关申请的交叉引用)本申请要求基于2014年3月13日于日本提交的日本专利申请号2014-050751的优先权，其整个公开内容以引用方式并入本文。本专利技术涉及一种由金属材料和纤维增强塑料制成的复合结构及其制造方法。
技术介绍
已知这些种类的复合结构及其制造方法例如如JP2010-149350A和WO2013-146900A中所公开。引文列表[专利文献][PTL 1]JP2010-149350A[PTL 2]WO2013-146900A
技术实现思路
[技术问题]本专利技术给出以下分析。在这些种类的复合结构中，纤维增强塑料部分与金属部分之间的接合位点有着发生应变或层离的问题，特别是由于所述两个部分之间热膨胀系数的差异。本专利技术鉴于如上文所示例的情况等而作。[问题的解决方案]考虑到上文所述的情况，在第一个方面，提供了一种复合结构，其包含由金属材料制成的基础构件；和由包含增强纤维的纤维增强塑料制成的增强构件。增强纤维单向排列。在所述增强构件上形成有沿所述增强纤维的取向方向延伸的至少一个狭缝。在纤维增强塑料中，在增强纤维的取向方向(后文可简称为“取向方向”)和与取向方向相交(通常垂直)的方向之间存在热膨胀量或冷却收缩量的差异。采用单向纤维增强塑料，所谓的“UD(单向)材料”，将产生膨胀或收缩的各向异性，具体取决于取向方向。在UD材料中，在与取向方向垂直相交的方向上的膨胀或收缩量将大于取向方向上的量。这样的各向异性将在接合位点处导致应变或层离。在根据第一个方面的复合结构中，所述复合结构为接合结构，具有由金属材料制成的基础构件和由UD材料制成的增强构件，所述狭缝形成在增强构件上或增强构件中增强纤维的取向方向上。相应地，增强构件与基础构件之间接合位点的长度可在垂直于取向方向的方向上缩短，并且增强构件的膨胀或收缩量在同一方向上得到抑制。因此，复合结构可取得UD材料在其取向方向上呈现的纤维增强性质，同时抑制基础构件与增强构件之间接合位点中应变或层离的发生。在一个优选的复合结构中，包含热固性树脂的增强构件与基础构件直接接合。根据这样的优选配置，根据第一个方面的具有上述配置的复合结构可通过容易或简单的制造过程产生。在第二个方面，提供了具有上述配置的复合结构的制造方法：(i)准备具有对应于所述至少一个狭缝的至少一个突起的一对模具；(ii)在所述一对模具之间以增强纤维的取向方向与所述至少一个突起的纵向一致的方式设置基础构件和用以形成增强构件的前体；(iii)闭合所述一对模具以形成具有基础构件和增强构件前体的层合结构，从而将所述前体成形为预设形状并在其上形成至少一个狭缝；和(iv)以模具闭合的状态加热所述一对模具中的层合结构。根据第二个方面，具有上述配置的复合结构可通过容易或简单的制造过程产生。附图说明[图1]图1为示意性平面视图，示出了根据一个示例性实施方案的复合结构的大致配置。[图2]图2为沿图1中的线2-2截取的示意性剖视图。[图3]图3为示意图，示出了根据一个示例性实施方案的制造方法。[图4]图4为示意图，示出了根据一个示例性实施方案的制造方法。[图5]图5为示意图，示出了根据一个示例性实施方案的制造方法。[图6]图6为示意性剖视图，示出了根据一个变型的复合结构的大致配置。[图7]图7为示意图，示出了如图6中所示复合结构的一种制造方法。[图8]图8为示意图，示出了如图6中所示复合结构的一种制造方法。[图9]图9为示意图，示出了如图6中所示复合结构的一种制造方法。[图10]图10为示意性平面视图，示出了根据另一个变型的复合结构的大致配置。具体实施方式下文将结合附图描述一个示例性实施方案。另外，将在说明书结束处指出变型和/或变体，因为当此类变型和/或变体插入在一个示例性实施方案的描述中时将妨碍对连贯的一个示例性实施方案的描述的理解。<复合结构的构成>图1为示意性平面视图，示出了根据一个示例性实施方案的复合结构的大致配置。图2为沿图1中的线2-2截取的示意性剖视图。下文中将结合图1和2描述根据一个示例性实施方案的复合结构10。以如图2中所示的“帽”形(波纹板形状)形成如图1中所示具有预设纵向(平行于图中的上-下方向)的复合结构10。详细地说，复合结构10具有：凸缘部分10a、10e，第一和第二U-形部分10b、10d，和连接(中间)部分10c。凸缘部分10a为平面视图中矩形平面形状的一部分，具有平行于上述纵向的纵向。凸缘部分10a布置在复合结构10的宽度方向(垂直于上述纵向或复合结构10的厚度方向)即图中左-右方向上的一个端侧上。第一U-形部分10b为形成为如图2中所示剖视图中大致U-形的部分。第一U-形部分10b具有连接到凸缘部分10a的一端和连接到连接部分10c的另一端。连接部分10c为平面视图中矩形平面形状的一部分，具有平行于上述纵向的纵向。连接部分10c布置在第一和第二U-形部分10b、10d之间。笫二U-形部分10d为形成为剖视图中大致U-形的部分，与第一U-形部分10b相似(大致相同)。第二U-形部分10d具有连接到连接部分10c的一端和连接到凸缘部分10e的另一端。凸缘部分10e为平面视图中矩形平面形状的一部分，具有平行于上述纵向的纵向。凸缘部分10e具有与凸缘部分10a相似(大致相同)的形状。复合结构10具有由金属材料制成并弯曲形成为上述形状的基础构件11和由CFRP(碳纤维增强塑料)制成并与基础构件11接合的增强构件12。复合结构10具有CFRP和金属材料的层合(接合)结构。特别地，根据本示例性实施方案，增强构件12配置为在与基础构件11的接合位点中包含热固性树脂。在本示例性实施方案中，例如，将浸渍了热固性树脂的增强构件12与基础构件11直接接合而不用另外的粘合剂层。在本示例性实施方案中，假定复合结构10需要在纵向上具有增强。对于该假定，在本示例性实施方案中，增强构件12仅布置在复合结构10的所需预设强度部分上，即第一和第二U-形部分10b、10d和连接部分10c，而不布置在其它部分上，即凸缘部分10a、10e。增强构件12由包含连续或长碳纤维(所谓的UD材料)的材料制成。为在纵向上增强复合结构，增强构件12中纤维的取向方向与纵向一致(例如，平行于纵向)。在增强构件12上，狭缝13形成在取向方向上(特别地，大致平行于取向方向)。狭缝13在纵向上于增强构件12的整个长度上延伸。基础构件11具有其上接合增强构件12的内表面，所述内表面在整个狭缝13上部分裸露。本示例性实施方案的狭缝13分别布置在第一和第二U-形部分10b、10d其宽度方向上的中间位置中。<制造方法>下文将结合图3-5描述具有上述构成的复合结构10的制造方法。在下模具20即一对模具的固定模具(外模具)上形成凹形部分，即腔穴21。下模具20具有内壁表面，所述内壁表面能够邻接基础构件11的外表面(布置在上述内表面的相反侧上)。在下模具20内，沿腔穴21的内壁表面布置用于加热的加热器22。在上模具30即一对模具的可移动模具(内模具)上形成凸形部分31，凸形部分31沿基础构件11的内表面延伸或延长。凸形部分31具有与第一和第二U-形部分10b、10d互补的形状。因此，凸形部分31在垂直于图3的纸页的纵向上延伸。在凸形部分3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合结构，包含：由金属材料制成的基础构件，和由包含单向排列的增强纤维的纤维增强塑料制成的增强构件，其中在所述增强构件上形成有沿所述增强纤维的取向方向延伸的至少一个狭缝。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.13 JP 2014-0507511.一种复合结构，包含：由金属材料制成的基础构件，和由包含单向排列的增强纤维的纤维增强塑料制成的增强构件，其中在所述增强构件上形成有沿所述增强纤维的取向方向延伸的至少一个狭缝。2.根据权利要求1所述的复合结构，其中所述增强构件包含热固性树脂，并与所述基础构件直接接合。3.根据权利要求1或...

【专利技术属性】
技术研发人员：山下祐司，近藤清人，泽田义政，河边浩和，稻本好辉，
申请(专利权)人：爱信高丘株式会社，丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP