本发明专利技术涉及用于制造夹层板作为半成品的方法，其中将至少一个非金属材料层定位(4)在至少两个金属层(1、2、5)之间。将至少一个所述金属层成形为三维层(2)，并且所述金属层(1、2、5)是通过所述金属层(1、2、5)之间的金属接点上的定位焊(3、8)而彼此闭合的材料，以实现所述半成品的电阻焊接性，以便将所述半成品连接到所需的解决方案组合。
A Method for Manufacturing Weldable Metal-Polymer Multilayer Composites
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造可焊接金属-聚合物多层复合材料的方法
本专利技术涉及用于制造可焊接金属-聚合物多层复合材料作为半成品的方法，其中使用电阻加热工艺以在不同金属层之间具有物质与物质的结合并且因此最终具有对于整个复合材料而言的连续材料抗性。然后在后续的部件制造步骤期间，复合材料与其他金属部件、片材或复合材料可异种焊接。然后，后续加工工业可以直接使用该半成品多层复合材料用于进一步的电阻焊接工艺。复合材料结构可以由不同结构的各种金属、聚合物、陶瓷或有机材料及组合制成。StammK.，WitteH.，Sandwichkonstruktionen.Springer-Verlag，Wien，NewYork,1974显示了用于这样的复合材料构造的不同设计变化。根据该文献，复合材料结构可以区分为渗透的复合材料、微粒化合物、纤维复合材料或多层复合材料。层复合材料在宏观上是不均匀的。一种层复合材料是夹层构造，其被定义为具有分别具有特定材料性质的多个层的结构。另一个特征是不同的层为平坦有序的并且彼此平行取向。夹层结构的典型配置是两个金属外层与聚合物芯材料从两侧粘合。芯层可就其支撑效果进一步区分：芯材料具有如下支撑效果·均匀性·选择性·部分性和局部性·单向性·多向性使用夹层设计的优点是具有高的轻质潜力，同时具有高刚度和强度水平。夹层的设计可以取决于部件而被调整至部件负载的水平和方向进行。另外，与单块材料相比，可以实现显著更高的机械能和声能吸收。航空航天以及汽车工程、商用车辆、摩托车、农用车辆以及轨道车辆工程、船舶和建筑结构、外壳或可再生能源工业仅是使用夹层结构的所述优点的一些加工工业。另一方面，夹层结构通常需要复杂的制造工艺。此外，不能使用对于诸如钢的单块材料而言的明确确立且成本有效的生产方法。这尤其适用于焊接工艺，例如电阻焊。对于采用子工艺电焊、滚缝焊或凸焊的电阻焊，采用电阻加热的焦耳物理定律。这意味着将电能转换为欧姆电阻，然后进一步转换为热能。在点焊过程中，电流在电路中流动。机器部件由铜制成以具有良好的电流传输，带有低电阻和低热损耗。在从铜到金属片材、在片材之间以及从第二片材到铜的过渡点处，电流能量变为欧姆电阻。这些电阻称为过渡电阻或接触电阻。在均匀的单块材料中，电阻被称为材料电阻，并且远低于过渡电阻，导致显著更低的热量。由于这种效果，两个片材之间的过渡电阻是迄今为止最高的，因此此点处的热能也是最高的。最后，此点处的热能达到片材的熔化温度，并产生焊点或称为焊接熔核。对于具有多于两个片材的多层片材组合，可以在材料的不同转变点处达到该效果，这取决于所用金属材料的物理性质。因此，该效果可如期望地(如汽车车体工程中的三片材组合)或非期望地发生，例如：当对原始隔离的电气工程部件产生不希望的金属接点时。热能的公式是：Q＝Is2＊t＊RG(1)其中Is为焊接电流，t＝焊接时间，且RG＝所有前述电阻的总和。进一步对RG可以表示为：RG＝RM+RT(2)其中RM是所有材料电阻的总和，且RT是所有过渡电阻的总和。进一步详细的RM可由下式定义：RM＝(ρEL＊L)/A(3)其中ρEL是材料的比电阻，L是导体长度，且A是导体横截面积。如果金属是以表面处理例如镀锌层制造，则RT可进一步指定为：RT＝RC+RB+RI(4)其中RC是集中电阻(constrictionresistance)，RB是体电阻，且RI是由下式定义的杂质层RI＝(ρH＊2＊s)/(π＊r2)(5)其中ρH是比主电阻，s是杂质层厚度，π是数目Pi，且r是最大接触半径。使用现有技术的夹层结构时的一个缺点是当夹层结构应与加工工业中的其他部件或片材焊接在一起时，不可通过电阻焊接工艺焊接。在现有技术中，在夹层结构中至少有一个隔离的非金属材料层，例如聚合物或粘合材料。因此，在电阻焊接期间电路不会闭合，因此不能产生将夹层结构熔化到另一个部件或片材的热能。在WO公开2014009114A1、2014001152A9、2012048844A1和2013156167A1中以及在Tata钢数据表“-Auniqueanddurablecompositesolutionthatdeliverslight-weightproductsanddesigninnovation”中提到了具有不同层的平坦顺序的典型夹层板(互联网地址：http://www.tatasteeleurope.com/static_files/Downloads/Construction/Coretinium/Coretinium％20gen％20app％20data％20sheet.pdf)。此外，WO公开2008125228A1和2004002646A1描述了一种用于制造金属夹层结构的方法，其中不同的层粘合在一起。所有这些WO公开具有相同的缺点，即在金属外层之间具有隔离材料，这导致不可电阻焊接性。JP公开H01-127125描述了一种用于制造夹层板的方法，该夹层板包含两个金属片层和一个波纹元件。使用点焊将第一金属片层安装到波纹带的一个表面。然后进行粘合带工艺。使用一对压辊机通过加压和粘合将第二金属片层安装到波纹带的第二表面。所得的半成品的缺点在于，后续加工工业例如车体制造商不能将这些类型的夹层产品用于进一步的电阻焊接工艺以将这种夹层板与其他车体片材、板材或成形部件接合在一起。原因是所提到的粘合带在电阻焊接过程中用作电路的隔离体。没有焊接熔核，因此无法建立连接。JP专利公开H02-78541A描述了一种如何制造夹层结构的方法，其中在通过插入树脂形成的层合体中的一个金属片材的外表面上产生凹陷部分。计算出凸起部分的尖端与另一金属片材的内表面之间的距离由距离指定。这意味着，尽管使用异形的外层钢片材，最终将在两个金属片材之间形成限定的隔离间隙，这导致不可电阻焊接的构造。EP专利公开1059160A2描述了一种复合材料，其中芯层与两个外层牢固地连接。但是层材料的特征在于非金属(织物图案)并且接点不是材料闭合的。尽管该EP公开是第一个引用的公开，其描述了在整个复合材料厚度上的连续接触，因此不存在可电阻焊接性。此外，WO专利公开03082573A1和美国专利公开2005126676A1描述了用于制备复合材料的装置和方法。除了金属外层之外，芯层还含有短切纤维类的金属元素。但是在夹层结构的整个高度上的连续材料闭合是不可能的，因为在两个外层上在第一制造步骤期间施加了粘合剂。还从EP专利公开1059160A2(其中不可焊接的间隔织物用于芯材料)或WO专利公开9801295A1和EP专利公开0333685A2(其中通过静电沉降或静电沉积来施加作为芯材料的纤维)已知相关的设计变化。WO专利公开2016097186A1描述了一种如何制造夹层板作为半成品的方法，其中使用至少一个三维金属层来实现所有金属层之间的直接机械接触，因而使得在电阻焊接期间由于如此闭合的电路而实现电流流动。该公开将该夹层板接合到其它金属片材或部件的一个缺点是没有所有金属层的材料闭合，作为除了夹层板与另一金属片材或部件之间原始的过渡电阻之外，只有在点焊期间起作用的直接机械接触作为另外的过渡电阻。因此，取决于材料组合、材料厚度和材料的物理性质如热传导或热容量，焊接熔核可能导致不同夹层的过渡本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.用于制造夹层板作为半成品的方法，其中将至少一个非金属材料层定位(4)在至少两个金属层(1、2、5)之间，其特征在于将至少一个所述金属层成形为三维层(2)，并且所述金属层(1、2、5)是通过所述金属层(1、2、5)之间的金属接点上的定位焊(3、8)而彼此闭合的材料，以实现所述半成品的电阻焊接性，以便将所述半成品连接到所需的解决方案组合。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.22 EP 16206337.41.用于制造夹层板作为半成品的方法，其中将至少一个非金属材料层定位(4)在至少两个金属层(1、2、5)之间，其特征在于将至少一个所述金属层成形为三维层(2)，并且所述金属层(1、2、5)是通过所述金属层(1、2、5)之间的金属接点上的定位焊(3、8)而彼此闭合的材料，以实现所述半成品的电阻焊接性，以便将所述半成品连接到所需的解决方案组合。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述定位焊(3、8)通过电阻焊接工艺完成。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述定位焊(3、8)通过电阻滚缝焊来完成，所述电阻滚缝焊的电极力在1.0kN-3.0kN之间，更优选在1.8kN-2.5kN之间，并且焊接速度大于4.0米/分钟。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述三维层(2)的幅值(7)小于5.0mm，由此使用每幅值1.0-1.4kA的焊接电流来产生所述定位焊。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，使用波纹金属条作为所述三维层(2)来实现所述金属层之间的所述定位焊(3、8)。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，使用所述三维层(2)为在所述三维层(2)的表面上的钮扣形、结块形的金属块来实现所述金属层之间的所述定位焊(3、8)。7.根据前述权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述金属层(1、2、5)由相同的金属制成。8.根据前述权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：P·尼内满，T·欣德根，T·弗勒利希，S·林德内，
申请(专利权)人：奥托库姆普有限公司，
类型：发明
国别省市：芬兰,FI
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