复合构件及其制造方法和用途技术

本发明专利技术涉及一种复合构件(1)，复合构件包含至少一个第一钢工件(2)、至少一个第二金属工件(3)和至少一个设置在第一钢工件和第二金属工件之间的塑料(4)。本发明专利技术还涉及一种制造复合构件的方法以及复合构件的用途。本发明专利技术的目的，即设置一种相较于传统的针对应用的构件具有更小的重量的复合构件，通过具有权利要求1的特征的复合构件实现。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】复合构件及其制造方法和用途
本专利技术涉及一种复合构件，包含至少一个第一钢工件、至少一个第二金属工件和至少一个设置在之间的塑料。本专利技术还涉及用于复合构件的制造的相应方法以及复合构件的用途。
技术介绍
在现有技术中尤其熟知金属/塑料/金属复合材料。申请人以商品名称销售一种夹心板,夹心板由两个材料厚度在0.2至0.3毫米之间的、由冷的、深冲的钢材构成的钢板覆盖层和设置在钢板覆盖层之间的、材料厚度至少为0.3毫米的塑料夹心层构成，夹心板作为复合材料冷成型成构件并且特别适合作为载客汽车的外部和/或内部部件。在现有技术中已知专利文件102006058601B4，公开了一种用于制造高负荷的混合构件的方法，方法将至少一个热成型的金属材料和局部粘着的纤维增强的塑料装配到一起。在这个文件中还涉及了例如设置有附加的第二金属材料的夹心的设计方案，第二金属材料连接到纤维加强的塑料。所制造的混合构件适用于通过纤维加强的塑料而局部强化的高负荷的底盘和车身构件。此外在汽车中已知一些例如对撞击管理起作用的构件，例如汽车中的底板。在此使用材料厚度大约为0.8毫米的微合金钢，其能够在侧面碰撞负荷状况下承担作用。借助强度的提升能够在保持相同的机械特性的情况下降低材料厚度，从而例如通过使用传统的可调质钢产生减小材料厚度的潜力，然而这样能够例如对所需要的最低刚性有不良的影响。轻型结构潜力尤其是在车辆制造和商业车辆制造中尚未全面地充分利用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种复合构件，其相较于传统应用的构件包含更小的重量，还提出一种用于制造复合构件的方法，借助该方法能够经济地制造轻的构件，并且给出复合构件的用途。关于复合构件的目的如此实现，即塑料形成为塑料层并且与第一钢工件和第二金属工件基本全面地、材料结合地连接，其中钢工件局部或完全地硬化。专利技术人发现，由至少一个调质的钢工件，也就是说由一个部分或全面硬化的，尤其是加压淬火的钢工件、一个实质上全面连接的塑料以及一个另外的实质上与塑料全面连接的第二金属工件的组合，尤其通过在钢工件中的至少局部的或全面的高的强度根据使用目的进一步减小钢工件和/或第二材料工件的材料厚度，而不对复合构件的特性产生负面的影响，也就是说，复合构件相较于传统应用的构件具有相似的、优选更好的特性，尤其是更好的刚性，由此实现重量的减少。调质钢工件的材料厚度最高为1.5毫米，尤其最高为1毫米，优选最高为0.5毫米并且尤其优选最高为0.35毫米。塑料的材料厚度至少为0.2毫米，尤其至少为0.3毫米，优选至少为0.4毫米。作为可调质钢基本上使用锰硼钢。也可以考虑使用另外的钢种，其由于热处理具有相较于交货状态更高的强度。作为塑料优选使用热塑性塑料，其在至少200℃，尤其在至少220℃时是耐温的。优选塑料是基于PA、PE和/或其混合物的系统。基本上全面的材料结合的连接根据本专利技术理解为，塑料一方面完全地由塑料形成或者另一方面局部区域，尤其是复合构件的边缘区域能够是没有塑料的，在此区域能够无困难地实施与另外的构件的连接，尤其是借助于牵引连接和/或焊接连接，优选借助电阻点焊接连接。依据根据本专利技术的复合构件的第一实施例，至少第二金属工件是铝工件、镁工件或钢工件，优选是调质的钢工件。尤其优选调质第二钢工件，也就是说局部或全面硬化的、尤其是加压淬火的钢工件，其中调质的第二钢工件的材料厚度最高为1.5毫米，尤其最高为1毫米，优选最高为0.5毫米并且尤其优选最高为0.35毫米。第一和第二钢工件的材料厚度能够根据使用目的地实施为相同或不同的。根据使用目的能够使用材料厚度最高为2.0毫米，尤其最高为1.5毫米，优选最高为1.0毫米并且特别优选最高为0.5毫米的铝工件或镁工件作为第二金属工件，其由于相较于钢的更低的密度能够引起重量的进一步的减小。第一和/或第二金属工件的材料厚度至少为0.15毫米，尤其至少为0.2毫米，优选至少为0.25毫米，以能够确保特定的强度。依据另一方面，本专利技术涉及一种用于制造复合构件的方法，包含以下的步骤：制备至少一个由钢材构成的第一金属半成品和至少一个第二金属半成品；将钢材热成型为一个钢工件并且将至少一个所述第二金属半成品成型为一个金属工件；为复合构件的制造制备所述钢工件、至少一个塑料半成品和所述金属工件；将至少一个热的所述第一钢工件、至少一个所述第一塑料半成品和至少一个所述第二金属工件放入到复合材料制造工具中，用于在各个工件之间产生材料连接。根据本专利技术首先将所述第一钢材局部或完全地加热到超过Ac1的温度，尤其加热到超过钢材的AC3的温度。第一钢材能够作为平面的板坯或者冷的预成型的、尤其是具有接近于要制造的最终几何形状的钢半成品制备。在
中，第一种情况称为直接热成型，第二种情况称为间接热成型。加热的钢工件被传送并且放入到变型/硬化工具中并且在变型/硬化工具中被热变型为钢工件并且/或者被(局部或全面地)硬化，尤其是加压淬火。如果在构件特有的碰撞性能设计中考虑在钢工件中的不同的组织结构，那么被称为“量身定制的回火”，也就是说调整硬结构和软的、尤其是相对于硬结构可延展的结构。此外金属工件的几何形状互相协调并且塑料半成品的尺寸匹配于金属工件的几何形状，从而能够在复合材料制造工具中在热和/或压力作用下在塑料半成品的钢工件之间以及塑料半成品和第二金属工件之间产生基本上全面的材料结合的连接。为了避免重复，参考上面所述。复合构件与其它构件的接合区域能够构件特有地获得并且相应地考虑在塑料半成品中通过设置局部的凹口(穿孔)实施。塑料层、尤其是已经预成型的塑料层能够热地放入到复合材料制造工具中，其中塑料层匹配于金属工件的几何形状，从而能够产生基本上全面的材料结合的连接。依据根据本专利技术的方法的第一实施例，第二金属半成品由铝材料、镁材料或钢材料制备，尤其由能够调质的钢材料制备，第二金属半成品尤其成型为第二金属工件，优选在热状态下放入到复合材料制造工具中。依据根据本专利技术的方法的另一个优选的实施例，第二钢材料局部或全面地在超过Ac1的温度中，尤其在超过第二钢材料的AC3的温度中加热，传送并且放入到变型/硬化工具并且在变型/硬化工具中热成型为钢工件并且/或者(局部或全面地)硬化，尤其是加压淬火。尤其是局部或全面硬化的第一和/或第二钢工件能够在温度超过220℃，尤其超过240℃，优选超过260℃时从变型/硬化工具中取出并且在热状态下传送和放入到复合材料制造工具中。在此能够以有利的方式通过多个先后串接的步骤连续的“在线”完成复合材料制造。依据根据本专利技术的方法的另一个实施例，已经预成型的并且例如再次冷却的、中间存储的第一和/或第二金属工件能够在放入到复合材料制造工具之前被加热到超过220℃的温度，尤其是被加热到超过240℃的温度，优选被加热到超过260℃的温度。这点能够例如在传统的烤箱中，尤其在贯通炉中完成，但是也可选择地或附加地通过集成在处理装置(运输单元)中的加热装置完成，加热装置能够例如在放入到复合材料制造工具中之前将第一和/或第二金属工件电感应地、导热地或辐射地加热更确切地说保温。依据根据本专利技术的方法的另一个实施例，能够在放入到复合材料制造工具之前对第一和/或第二金属工件和/或塑料半成品在相应的连接表面上局部或全面地涂覆增加附着力的涂层。增加附着力本文档来自技高网...

【技术保护点】
复合构件(1)，包含至少一个第一钢工件(2)、至少一个第二金属工件(3)和至少一个设置在所述第一钢工件和所述第二金属工件之间的塑料，其特征在于，所述塑料形成为塑料层(4)并且与所述第一钢工件(2)和所述第二金属工件(3)基本上全面地、材料结合地连接，其中钢工件(2)局部或全面地硬化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.11 DE 102014225576.71.复合构件(1)，包含至少一个第一钢工件(2)、至少一个第二金属工件(3)和至少一个设置在所述第一钢工件和所述第二金属工件之间的塑料，其特征在于，所述塑料形成为塑料层(4)并且与所述第一钢工件(2)和所述第二金属工件(3)基本上全面地、材料结合地连接，其中钢工件(2)局部或全面地硬化。2.根据权利要求1所述的复合构件(1)，其特征在于，所述第二金属工件(3)是铝工件、镁工件或钢工件，优选是局部或全面硬化的、尤其是加压淬火的钢工件。3.根据权利要求1或2所述的复合构件(1)，其特征在于，所述第一钢工件(1)的材料厚度最高是1.5毫米，尤其最高是1.0毫米，优选最高是0.5毫米，尤其优选最高是0.35毫米。4.用于制造复合构件的方法，包含以下工艺流程步骤：制备至少一个由钢材构成的第一金属半成品和至少一个第二金属半成品；将钢材热成型为一个钢工件并且将所述至少一个第二金属半成品成型为一个金属工件；为复合构件的制造提供所述钢工件、至少一个塑料半成品和所述金属工件；将至少一个热的所述第一钢工件、至少一个所述第一塑料半成品和至少一个所述第二金属工件放入到复合材料制造工具中，用于在各个工件之间产生材料连接，其特征在于，首先将第一钢材局部或完全地加热到超过钢材的Ac1的温度，传送并且放入到变型/硬化工具中并且在变型/硬化工具中热变型为钢工件并且/或者(局部或全面地)硬化，金属工件的几何形状互相协调并且所述塑料半成品的尺寸匹配于所述金属工件的几何形状...

【专利技术属性】
技术研发人员：汉斯约阿希姆·西格，
申请(专利权)人：蒂森克虏伯钢铁欧洲股份公司，蒂森克虏伯股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE