可焊层合结构体和焊接方法技术

提供了一种层合结构体和焊接层合结构体的方法。层合结构体包括具有第一厚度的第一金属板、具有第二厚度的第二金属板以及由也被称为粘弹性胶粘剂材料的胶粘剂材料制成的胶粘剂芯。胶粘剂芯设置在第一金属板和第二金属板之间并且结合到第一金属板和第二金属板。第一和第二金属板由铝基材料制成。胶粘剂芯包括分散在胶粘剂材料中的多个导电填料颗粒。填料颗粒由第一填料材料和与第一填料材料不同的至少第二填料材料制成。

Weldable layer structure and welding method

A method is provided for a laminated structure and a welded laminated structure. The laminated structure includes the first metal plate with the first thickness, the second metal plate with second thickness, and the adhesive core made of adhesive material, also known as viscoelastic adhesive material. The adhesive core is arranged between the first metal plate and the second metal plate and is combined with the first metal plate and the second metal plate. The first and second metal plates are made of aluminum based materials. The core of the adhesive consists of several conductive filler particles dispersed in the adhesive material. The filler particles are made of a first filler material and at least second filler materials different from the first filler material.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可焊层合结构体和焊接方法相关申请的交叉引用本申请要求于2015年5月1日递交的国际专利申请PCT/US2015/028801的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
本专利技术涉及金属板层合体，其包括设置在金属板之间并连接至金属板的芯层，并且具体地，涉及包括铝材的金属板的层合体。
技术介绍
由包括设置在金属板之间的粘弹性芯的金属板制成的层合板不如相同厚度的整块(固体)金属板致密。整块金属板可能噪声更大，例如，由于材料的模量差异，与层合板相比，可能表现出不太有利的噪声-振动-粗糙度(NVH)特性，其中，整块金属板更易于振动和共振，并且频率管理比层合体更敏感。此外，由板材形成的结构部件可以包括复杂的形状，诸如可以被添加以提高结构部件的刚度和/或弯曲强度的弯曲部、肋、珠、偏移、凹陷、通道、轮廓等。这种复杂特征可以从板上突出，从而增加结构部件所需的封装空间并且增加通过整块部件的辐射噪声。因此，由整块金属板形成的结构部件通常需要通过添加阻尼涂层和/或阻尼部件(诸如阻尼板)来进行修改以提供可接受的NVH行为。这种添加的处理、涂层和/或阻尼部件增加了整块部件的成本和重量。因此，由层合结构体制成的结构部件的总重量显着小于由整块板材制成并随后用添加的阻尼涂层或阻尼部件进行处理的结构部件的总重量。由整块板材形成的整块金属板和整块结构部件可以通过焊接连接到其他金属部件。层合板的焊接和由层合板形成的层合部件的焊接不同于整块板的焊接，由于层合板的粘弹性层的绝缘(非导电)特性(阻止电流在焊接期间流过焊接区域)，以及焊接过程期间会发生的粘弹性层的液化和/或汽化，其中液化和/或汽化的粘弹性材料会污染正在形成的焊缝和/或有助于在焊缝中形成孔隙。焊缝中的孔隙和/或污染会降低焊缝的耐久性、疲劳强度和整体完整性。因此，期望提供一种层合板材，其可以形成层合结构体部件，该层合结构体部件相对于由整块金属板形成的整块结构部件表现出相对较低的总重量和相对较好的阻尼特性，并且通过焊接可附接到其他部件。
技术实现思路
本专利技术描述了一种可焊接的层合结构体和形成焊接接头的方法。在铝板之间包括连结铝板的粘弹性胶粘剂层的层合结构体的优势在于，可形成结构部件，所述结构部件通过消除必须添加到由整块铝制成的结构部件中的处理(例如消音涂层或贴板)相对于由整块金属板形成的结构部件，可以以较小的总重量提供所需水平的振动阻尼、传声损失，结构分隔等，从而实现期望的NVH性能。这里使用的术语“结构部件”是指具有复杂形状(例如平板以外的形状)的由板材形成并用于结构应用的部件。结构部件可以通过适于将整块板材形成为结构部件的任何成形工艺由层合结构体形成，包括(作为非限制性实例)冲压、挤压、冲裁、弯曲等，使得通过由层合结构体形成的结构部件可以实现更好的阻尼性能和总系统重量降低，而不需要对用于形成由整块铝形成结构部件的成型工艺进行重大改变。例如，结构部件的复杂形状可以由一个或多个特征来限定，例如弯曲、肋、孔、焊道、偏移、倒角、凹坑、沟槽、曲线、轮廓、挤压部分中的一个或多个，或形成到层合结构体中以限定结构部件的其他特征。这样，本文描述的层合结构体可以形成结构部件，其中特别需要例如在由层合结构体形成的(一个或多个)结构部件分开的空间或区域之间具有噪音消散、振动和/或声音阻尼、结构分离、隔热和/或吸音。术语“结构部件”是非限制性的，使得结构部件可以具有标称或最小的承载要求。在非限制性实例中，本文描述的层合结构体可形成为用于车辆应用的结构部件，例如也称为仪表板或底板的封闭式面板，其通过分别将发动机舱或行李舱与乘客舱分开来而为车辆提供结构。可以由层合结构体形成的车辆结构部件的其他非限制性实例包括轮舱、传输隧道盖、通风道增压室等。本专利技术提供了一种层合结构体和形成方法。该层合结构体包括具有第一厚度的第一金属板、具有第二厚度的第二金属板以及具有胶粘剂厚度的胶粘剂芯。胶粘剂芯设置在第一金属板和第二金属板之间，并且结合到第一金属板和第二金属板。第一和第二金属板由铝基材料制成，并且，胶粘剂芯由胶粘剂材料制成，胶粘剂材料在本文中也可以被描述为粘弹性的胶粘剂材料。在非限制性实例中，粘弹性胶粘剂材料可以由酚醛改性橡胶材料、丙烯酸基材料和聚酯基材料中的一种制成。在一个实例中，层合结构体是通过包括分散在芯层的胶粘剂材料中的多个导电填料颗粒而形成的可焊接的层合结构体。填料颗粒由第一填料材料和与第一填料材料不同的第二填料材料制成，其中，第一填料材料和第二填料材料中的至少一种填料的电阻率大于铝电阻率。多个导电填料颗粒分散在胶粘剂芯中以限定传导路径，施加到第一和第二金属板中的一个的电流通过该传导路径传导通过胶粘剂芯到第一和第二金属板中的另一个，以产生足以至少部分熔化在包括传导路径的焊接区域中的第一和第二金属板的电阻热。填料颗粒的重量百分比在胶粘剂芯的总重量的约12％至49％的范围内。填料颗粒的体积百分比小于胶粘剂芯的总体积的约15％。本专利技术提供了一种焊接由导电填料颗粒形成的层合结构体的方法。如本文中所使用的，“基本上”，“一般地”以及其他度数的词语是相对可修改的，其旨在表示从如此修改的特性中可允许的变化。不旨在限制在其修改的绝对值或特性上，而是具有比其相反的更多的物理或功能特性，并且优选接近或接近这样的物理或功能特性。如本文中关于任何公开的值或范围所使用的，术语“约”表示所述数值允许轻微不精确，例如合理地接近所述值或近似，例如所述的值或范围的±10％。如果术语“约”所提供的不精确性在本领域中没有以这种普通含义理解，则本文所用的“约”至少表示可能由通常的测量和使用这些参数的方法引起的变化。另外，范围的公开包括整个范围内的所有值和进一步划分的范围的公开。当结合附图时，本教导的上述特征和优势、以及其他特征和优势从如在所附权利要求中限定的、用于实施本教导的其他实施例和最佳模式中的一些的下文详细描述中显而易见。附图说明图1是包括设置在铝板之间的芯层的第一实例层合结构体的横截面的示意图；图2是包括设置在铝板之间的芯层的第二实例层合结构体的横截面的示意图；图3是包括设置在铝板之间的芯层的第三实例层合结构体的横截面的示意图；图4是包括设置在铝板之间的芯层的第四实例层合结构体的横截面的示意图；以及图5是示出了在焊接操作期间用于形成包括层合结构体和金属部件的焊接组件的焊接区域的示意性横截面图。具体实施方式图1-5中所示的元件不一定按比例或比率，并且图1-5中所示的元件的布置不意图是限制性的。因此，在此呈现的附图中提供的具体尺寸和应用不被认为是限制性的。参照附图，其中相同的附图标记在所有附图中表示相同的部件，在图1-5中示出了总体用100表示的层合材料，在本文中也被称为层合结构体或层合体。层合体100包括相对的金属板12、14，金属板12、14通过设置在其间的芯层10连接。每个金属板12、14由铝基金属制成。在本文中，在铝材料的上下文中使用的术语“板”被理解为具有小于6mm的均匀厚度的轧制铝合金产品。作为非限制性实例，金属板12、14中的每一个在本文中可被称为表皮、金属层、铝板、衬底和/或基底。芯层10包括具有NVH特性的胶粘剂芯16，使得芯层10与铝板12、14的结合提供了被称为减振材料的层合结构体100。胶粘剂芯16在本文中也可以被称为粘弹性本文档来自技高网...

【技术保护点】
层合结构体，包括：第一金属板；第二金属板；其中，所述第一金属板和第二金属板由以铝电阻率为特征的铝基材料制成；胶粘剂芯；其中，所述胶粘剂芯设置在所述第一金属板和第二金属板之间并且粘结到所述第一金属板和第二金属板；其中，所述胶粘剂芯包括分散在胶粘剂材料中的多个导电填料颗粒；其中，所述填料颗粒由第一填料材料和与所述第一填料材料不同的第二填料材料制成；并且其中，所述第一填料材料和第二填料材料中的至少一个具有大于铝电阻率的填料电阻率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.05.01 US PCT/US2015/0288011.层合结构体，包括：第一金属板；第二金属板；其中，所述第一金属板和第二金属板由以铝电阻率为特征的铝基材料制成；胶粘剂芯；其中，所述胶粘剂芯设置在所述第一金属板和第二金属板之间并且粘结到所述第一金属板和第二金属板；其中，所述胶粘剂芯包括分散在胶粘剂材料中的多个导电填料颗粒；其中，所述填料颗粒由第一填料材料和与所述第一填料材料不同的第二填料材料制成；并且其中，所述第一填料材料和第二填料材料中的至少一个具有大于铝电阻率的填料电阻率。2.根据权利要求1所述的层合结构体，其中：所述多个导电填料颗粒限定传导路径，施加到所述第一金属板和第二金属板中的一个的电流通过所述传导路径传导穿过所述胶粘剂芯至所述第一金属板和第二金属板中的另一个，以产生电阻热；并且所述电阻热足以至少部分地熔化在包括所述传导路径的焊接区域中的第一金属板和第二金属板。3.根据权利要求1所述的层合结构体，其中，所述填料颗粒的重量百分比在所述胶粘剂芯的总重量的约12％至49％的范围内。4.根据权利要求1所述的层合结构体，其中，所述填料颗粒的体积百分比小于所述胶粘剂芯的总体积的18％。5.根据权利要求1所述的层合结构体，其中：所述第一填料材料是铁；所述第二填料材料是磷；并且所述填料颗粒的重量百分比在所述胶粘剂芯的总重量的约12％至49％的范围内。6.根据权利要求5所述的层合结构体，其中，所述填料颗粒由铁和磷的化合物制成。7.根据权利要求1所述的层合结构体，其中：所述第一填料材料是锌；所述第二填料材料是铝颗粒；并且其中，所述填料颗粒通过用锌涂覆铝颗粒而形成。8.根据权利要求7所述的层合结构体，其中，所述铝颗粒在被锌涂覆之前被脱氧。9.根据权利要求7所述的层合结构体，其中，所述填料颗粒的重量百分比在所述胶粘剂芯的总重量的约5％至37.5％的范围内。10.根据权利要求1所述的层合结构体，其中：所述第一填料材料是锌、银和镍中的一种；所述第二填料材料是多个载体对象；并且其中，所述填料颗粒通过用所述锌、银和镍中的一种涂覆所述载体对象而形成。11.根据权利要求10所述的层合结构体，其中，所述载体对...

【专利技术属性】
技术研发人员：J斯库诺弗，P博尔特尔，B塔利斯，M墨菲，
申请(专利权)人：材料科学公司，
类型：发明
国别省市：美国,US