吸收高能量的接合结构制造技术

公开了一种吸收高能量的接合结构。公开一种接合结构和形成所述接合结构的方法。所述接合结构可包括：第一组件，包括形成在其中并具有一定宽度的凹陷；第二组件；粘合剂层，设置在第一组件和第二组件之间；以及紧固件，延伸穿过所述凹陷。所述紧固件可连接所述第一组件和所述第二组件并具有其宽度大于所述凹陷的最小宽度的头部。所述方法可包括在第一组件中形成具有一定宽度的凹陷，将粘合剂涂覆到多个组件中的一个组件并将所述组件进行堆叠。所述凹陷可在两个组件之间形成粘结间隙。可将紧固件插入到所述凹陷中以连接所述组件，其中，所述紧固件具有其宽度大于所述凹陷宽度的头部。所述凹陷可将组件间隔开以提供用于粘合剂的较大的粘结间隙。

【技术实现步骤摘要】
吸收高能量的接合结构
本公开涉及一种能够吸收高能量的接合结构，例如，包括机械紧固件和粘合剂的接合结构。
技术介绍
连接或接合两个组件是许多工业中的常见工艺。例如，在汽车工业中，多个组件(诸如面板)可能需要被连接以形成车辆。存在许多用于接合两个或更多个组件的方法(诸如，机械紧固件、粘合剂或焊接/钎焊)。每种类型的接合可具有优点和缺点。例如，粘合剂通常有利于减小应力集中，但会具有低的剥离性能。相比于粘合剂，机械紧固件/固定件可提供增强的抗剥离性能，但是机械紧固件/固定件是离散的。
技术实现思路
在至少一个实施例中，提供一种接合结构，包括：第一组件，包括形成在其中并具有一定宽度的凹陷(indentation)；第二组件；粘合剂层，位于第一组件和第二组件之间；紧固件，延伸穿过所述凹陷并接合所述第一组件和所述第二组件，所述紧固件具有其宽度大于所述凹陷的最小宽度的头部。在一个实施例中，多个凹陷形成在所述第一组件和/或所述第二组件中。在一个实施例中，所述凹陷包括圆形轮廓。在另一个实施例中，所述凹陷为长形沟槽。所述第一组件可以是具有一定板厚的板，所述凹陷可具有小于所述板厚的厚度。所述紧固件的头部的至少一部分可在具有所述板厚的区域中接触所述第一组件。所述第一组件和所述第二组件可由铝或铝合金形成。所述紧固件可以是流钻螺钉。在至少一个实施例中，提供一种形成接合结构的方法。所述方法可包括：在第一组件中形成具有一定宽度的凹陷；将粘合剂涂覆到第一组件或第二组件；将第一组件和第二组件堆叠，所述凹陷在第一组件和第二组件之间形成粘结间隙；以及将紧固件插入到所述凹陷中以接合所述第一组件和所述第二组件，其中，所述紧固件具有其宽度大于所述凹陷宽度的头部。所述方法可还包括：在所述第一组件和/或第二组件中形成多个凹陷。在一个实施例中，所述凹陷形成为具有圆形轮廓。在另一个实施例中，所述凹陷形成为具有第一侧和第二侧的长形沟槽。所述第一组件和所述第二组件可由铝或铝合金形成。在第一组件中形成具有一定宽度的凹陷的步骤可包括形成具有平坦底表面的凹陷。将紧固件插入到所述凹陷中以接合所述第一组件和所述第二组件的步骤可包括将紧固件插入到平坦底表面中。所述紧固件的轴可具有比平坦底表面的宽度大的直径。在第一组件中形成具有一定宽度的凹陷的步骤可包括形成具有侧壁的凹陷，将紧固件插入到所述凹陷中以接合所述第一组件和所述第二组件的步骤可包括将紧固件插入到凹陷中，使得在插入期间紧固件接触所述侧壁的至少一部分。所述侧壁可被形成为使得侧壁的宽度从凹陷的顶部到凹陷的底部变窄。在一个实施例中，所述第一组件是金属板，所述凹陷在冲压矫形(stampingrestrike)工艺期间形成。所述紧固件可以是流钻螺钉。在至少一个实施例中，提供一种接合结构，包括：第一组件，包括形成在其中并具有一定宽度的凹陷；第二组件；第三组件；粘合剂层，设置在第一组件和第二组件之间；以及紧固件，延伸穿过所述凹陷，并接合第一组件、第二组件和第三组件，所述紧固件具有其宽度大于所述凹陷宽度的头部。附图说明图1是根据实施例的紧固件正在插入到包括具有凹陷的组件的堆叠组件中的示意性截面图；图2是根据另一实施例的紧固件正在插入到包括具有凹陷的组件的堆叠组件中的示意性截面图；图3是根据另一实施例的紧固件正在插入到包括具有凹陷的组件的堆叠组件中的示意性截面图；图4是根据实施例的紧固件部分地插入到包括具有凹陷的组件的堆叠组件中的示意性截面图；图5是根据实施例的紧固件完全地插入到包括具有凹陷的组件的堆叠组件中的示意性截面图；图6是根据实施例的紧固件插入到包括具有圆形凹陷的组件的堆叠组件中的俯视图；图7是根据实施例的紧固件插入到包括具有长形凹陷的组件的堆叠组件中的俯视图；图8是根据另一实施例的紧固件插入到包括具有长形凹陷的组件的堆叠组件中的俯视图；图9是根据实施例的紧固件插入到包括具有圆形凹陷和长形凹陷的组件的堆叠组件中的俯视图；以及图10是用于将具有凹陷的组件连接到一个或更多个其它组件的方法的流程图的示例。具体实施方式根据需要，在此公开本专利技术的详细实施例；然而，应理解，所公开的实施例仅为本专利技术的示例，本专利技术可以以各种和替代的形式实现。附图不一定按比例绘制；可夸大或最小化一些特征以显示特定组件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅作为用于教导本领域技术人员以各种方式利用本专利技术的代表性基础。如上所述，粘合剂通常可有利于减小应力集中，但会具有低的剥离性能。已经开发了高韧性的柔性粘合剂(例如，玻璃粘合剂)，其可具有高伸长性能。这些粘合剂通常可在粘结间隙(例如，邻接部件之间的距离)增大时获得韧性。相比于粘合剂，机械紧固件/固定件可提供增强的抗剥离性能，但它们是离散不连续的。机械紧固件通常需要特定水平的夹紧压力以获得足够的接合性能。当将粘合剂和机械紧固件组合时，这个压力会局部地将粘合剂从被接合的组件下方挤出并在接合的组件之间形成小的粘结间隙。因此，在较大的粘结间隙处产生的增强的粘合剂韧性可能无法实现。存在许多类型和设计的机械紧固件。在本公开的接合结构(joint)中可使用任何适合的机械紧固件。可在本公开的接合结构中使用的一种类型是流钻螺钉(flowdrillscrew,FDS)。可使用的另一类型的紧固件是自攻螺钉。然而，可以结合任何类型的单面连接方法。FDS是依靠摩擦钻穿母材(parentmaterial)从而产生所需的孔和螺纹以将母材和螺钉互锁在一起的单面机械紧固件的示例。这个过程可能需要邻接的部件彼此接触，以将足够的热量传递到所有部件。这通过使用应用工具/枪施加的轴向力来实现。在一些情况中，来自粘合剂和/或来自超差部件的背压可能需要较大的力以实现充分接触。所公开的接合构造和过程可减少或消除在多种材料的堆叠中设置间隙孔的需要、可协助定位FDS(或其它紧固件，诸如可替代的自攻螺纹机械紧固件)、减少周期时间和/或紧固压力和/或控制粘结间隙并增加粘合剂覆盖。所述接合构造可提供具有制造性和使用稳健性增强以及韧性增强的接合结构。所公开的接合构造/过程可用于接合两种或更多种材料(例如，两个或更多个金属组件)的任何应用中。在一个实施例中，所述构造/过程可用于接合车辆组件，诸如车身面板。参照图1至图3，示出了接合结构系统30的若干实施例。接合结构系统30可包括待接合的两个或更多个组件32，其可包括第一组件或顶部组件34和第二组件或底部组件36。如果有两个以上的组件，诸如三个、四个或更多的组件32，则它们可被称为第一组件、第二组件、第三组件、第四组件等。组件32可以由可通过机械紧固件(诸如FDS)连接的任何材料形成。在一个实施例中，一个或更多个组件32可由诸如铝、钢、铁或钛的金属形成。在另一实施例中，一个或更多个组件32可由诸如热塑性塑料的聚合物形成。在另一实施例中，一个或更多个组件32可以由例如纤维复合材料(诸如，碳纤维、玻璃纤维、片状模塑料(sheetmoldingcompound,SMC)或其它)的复合材料形成。组件32可以是任何以上材料的混合。在一个实施例中，两个(或所有的)组件32可由铝或铝合金形成。至少两个组件32可通过粘合剂38接合，粘合剂38可以是组件之间的层。粘合剂38可以是具有高伸长性能并在粘结间隙增大时具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种接合结构，包括：第一组件，包括形成在第一组件中并具有一定宽度的凹陷；第二组件；粘合剂层，位于第一组件和第二组件之间；以及紧固件，延伸穿过所述凹陷并接合所述第一组件和所述第二组件，所述紧固件具有头部，所述头部的宽度大于所述凹陷的最小宽度。

【技术特征摘要】
2015.11.11 US 14/938,1131.一种接合结构，包括：第一组件，包括形成在第一组件中并具有一定宽度的凹陷；第二组件；粘合剂层，位于第一组件和第二组件之间；以及紧固件，延伸穿过所述凹陷并接合所述第一组件和所述第二组件，所述紧固件具有头部，所述头部的宽度大于所述凹陷的最小宽度。2.根据权利要求1所述的接合结构，其中，在所述第一组件和/或所述第二组件中形成多个凹陷。3.根据权利要求1所述的接合结构，其中，所述凹陷包括圆形轮廓。4.根据权利要求1所述的接合结构，其中，所述凹陷为长形沟槽。5.根据权利要求1所述的接合结构，其中，所述第一组件是具有一定板厚的板，所述凹陷具有小于所述板厚的厚度。6.根据权利要求5所述的接合结构，其中，所述紧固件的头部的至少一部分在具有所述板厚的区域中接触所述第一组件。7...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯·诺顿，阿曼达·凯·弗莱斯，安东尼·J·格里马，加勒特·桑基·赫夫，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US