不同种类材料的集成式结构以及集成不同种类材料的方法技术

本申请涉及不同种类材料的集成式结构以及集成不同种类材料的方法。本申请公开了通过将金属材料和纤维增强复合材料一体化而形成的不同种类材料的集成式结构，以及集成不同种类材料的方法。可以通过集成不同种类的材料(金属材料和纤维增强复合材料)来形成不同种类材料的集成式结构。该集成式结构包括：包括金属材料的第一板；第二板，其面向第一板并包括纤维增强复合材料，可以通过增强纤维浸渍有树脂而形成所述纤维增强复合材料。具体地，热粘合层可以形成在第一板和第二板的界面处，并且包括热粘合在第一板的表面上的第二板的树脂。

【技术实现步骤摘要】
不同种类材料的集成式结构以及集成不同种类材料的方法
本申请涉及包括不同种类材料的集成式结构以及制造包括不同种类材料的集成式结构的方法。具体地，可以通过热粘合将金属材料和纤维增强复合材料结合在一起来形成不同种类材料的集成式结构。
技术介绍
通过形成各种板来制造车身。例如，作为用于制造车身的板，使用各种材料包括诸如超高强度钢的钢板，诸如铝或镁的非铁金属板，以及诸如纤维增强塑料(FRP)的纤维增强复合材料。纤维增强复合材料在强度、弹性模量、轻重量和稳定性方面具有优异的属性，因此作为飞机和车辆领域的重要材料之一受到关注。此外，将越来越多地使用纤维增强复合材料，并且制造量将显著增加。纤维增强复合材料通过用树脂浸渍增强纤维(诸如碳纤维或玻璃纤维)并在增强纤维中硬化树脂而形成，例如，可以通过在无纺布形式或纺织品中形成碳纤维或玻璃纤维，接着用塑料树脂浸渍并使塑料树脂硬化而制造纤维增强复合材料。同时，最近，随着车身强度的增加和重量的减轻，在粘接后使用了不同种类的材料。例如，车辆的中柱在相关技术中由钢材料制成，然而，最近，钢材料和纤维增强复合材料已经结合并用于减轻重量。为了将钢材料和纤维增强复合材料结合，首先分别形成由钢材料制成的钢板和由纤维增强复合材料制成的复合材料板作为单个产品，接着将这些不同种类板结合的方法适用于此，例如，通过热冲压结合的方法。同时，为了结合不同种类的板，已经应用了使用紧固件的焊接或接合。然而，焊接可能不适合于不同种类的板，因此会引起一些缺陷，例如，即使焊接不同种类的材料，接合力也很小。此外，根据使用紧固件的接合，其是使用诸如铆钉和螺栓的紧固件来紧固不同类型的板的方法，由于需要进行预处理和紧固的后处理，所以增加了工艺数量。并且，因为部分地应用了紧固件，相应地，不同种类材料的紧固力也不均匀。上述作为本申请的相关技术的说明仅用于帮助理解本申请的
技术介绍
，不应被理解为包括在本领域技术人员已知的相关技术中。
技术实现思路
在优选的方面，尤其提供了包括不同种类材料的集成式结构和制造包括不同种类材料的集成式结构的方法。以此，通过热粘合可以使诸如金属材料和纤维增强复合材料的不同种类的材料均匀地结合在一起。例如，纤维增强复合材料的树脂可以在金属材料和纤维增强复合材料之间的界面上熔融并热粘合至金属材料上。在一个方面，提供了不同种类材料的集成式结构，其可以通过集成作为金属材料和纤维增强复合材料的不同种类材料的板而形成。集成式结构可以包括：第一板，其包括金属材料；以及第二板，其包括纤维增强复合材料。纤维增强复合材料可以包括树脂和增强纤维。优选地，纤维增强复合材料可以通过用树脂浸渍增强纤维而形成。优选地，热粘合层可以形成在第一板和第二板的界面处，并且可以包括第二板的树脂。例如，第二板的树脂可以热粘合在第一板的表面上。如本文所提及的，增强纤维可以包括在纤维中形成的具有定向强度(例如，在经度方向上)的材料。示例性增强纤维包括例如玻璃(如纤维玻璃)，碳(例如，碳纤维，碳纸，碳纳米管或碳纳米纤维)，芳族聚酰胺，玄武岩，纤维素(例如，纸或木材)，或石棉。优选的增强纤维可以适当地包括玻璃纤维。具有第一凹槽形状并且包括第一底面区域和第一侧面区域的第一弯曲部可以形成在第一板处，具有与第一弯曲部对应的第二凹槽形状并且具有第二底面区域和第二侧面区域的第二弯曲部可以形成在所述第二板处。优选地，第二弯曲部可以设置为与第一弯曲部的内侧重叠。向第二板突出的至少一个或以上的狭缝凸缘可以适当地形成在第一板的第一侧面区域上。在与所述狭缝凸缘的位置相对应的位置处穿过第二板的第二侧面区域可以适当地形成至少一个或以上的供狭缝凸缘插入的连接孔。此外，狭缝凸缘可以适当地插入穿过连接孔，接着其端部可以适当地弯曲以与第二板的表面紧密接触。第二板的增强纤维可以适当地包括玻璃纤维。在一个方面，提供了通过集成不同种类的材料来生产集成式结构的方法。所述方法可以包括：准备包括金属材料的第一板和包括纤维增强复合材料的第二板，所述纤维增强复合材料包括增强纤维和树脂；将第一板和第二板依次堆叠在下模的模腔中；对下模和上模进行加热；通过使用经加热的上模对堆叠在下模的模腔中的第一板和第二板进行加热和挤压，将第一板和第二板成形为与模腔的形状对应的形状；并冷却经加热和挤压的第一板和第二板。通过使用由下模和上模组成的热冲压模具来集成不同种类材料(金属材料和纤维增强复合材料)的板以制造集成式结构的方法。利用纤维增强复合材料中的树脂可以适当地浸渍增强纤维。在纤维增强复合材料中，第二板的树脂可以在第一板和第二板之间的界面处熔融在第一板的表面上，在冷却时，第二板的熔融树脂可以在第一板的表面上硬化。优选地，通过冷却下模和上模，可以在第一板和第二板之间的界面处一体地形成热粘合层。具有凹槽形状并且包括底部区域和侧部区域的弯曲部分可以形成在下模的模腔处。该方法还可以包括在准备步骤之后将第一板临时地形成为与所述弯曲部分对应的形状。具有凹槽形状并且包括底部区域和侧部区域的弯曲部分可以形成在下模的模腔处。上模被分成中心模具部分以及至少一个或以上的侧模具部分，所述中心模具部分用于挤压底部区域，所述至少一个或以上的侧模具部分设置在中心模具部分的侧面以挤压侧部区域。优选地，第一板和第二板通过以下步骤成形，所述步骤包括：第一成形步骤，其在第一板处形成第一底面区域以对应于所述底部区域，并通过用中心模具部分挤压第一板和第二板而在第二板处形成与所述底部区域对应的第二底面区域；第二成形步骤，其在第一板上形成第一侧面区域以对应于所述侧部区域，并通过用侧模具部分横向地挤压第一板和第二板而在第二板处形成与所述侧部区域相对应的第二侧面区域。具有凹槽形状并且包括底部区域和侧部区域的弯曲部分可以形成在下模的模腔处，在成形步骤中上模的挤压表面可以包括热膨胀系数大于上模的其他区域和下模的热膨胀系数的材料，上模的挤压表面可以通过还吸收经加热的下模的热量并且膨胀而挤压第二板。具有凹槽形状并且包括底部区域和侧部区域的弯曲部分可以形成在下模的模腔处。在准备第一板和第二板时，优选地，以对应于形成在下模的模腔处的底部区域和侧部区域的形状，可以在第一板处形成具有凹槽形状并且包括第一底面区域和第一侧面区域的第一弯曲部，具有第二凹槽形状并且包括第二底面区域和第二侧面区域的第二弯曲部可以形成于第二板。向第二板突出的至少一个或以上的狭缝凸缘可以形成在第一板的第一侧面区域上，在与所述狭缝凸缘的位置相对应的位置处穿过第二板的第二侧面区域形成至少一个或以上的供狭缝凸缘插入的连接孔。第一板和第二板可以被堆叠使得第一板的狭缝凸缘可以在堆叠步骤中插入穿过第二板的连接孔，并且在成形时通过上模的挤压可以使狭缝凸缘的端部弯曲，从而与第二板的表面紧密接触。根据本申请的各种示例性实施方案，由金属材料制成的板和由纤维增强复合材料制成的板可以通过在热冲压模具中加热和挤压两个板而形成最终产品形状，其中，纤维增强复合材料的树脂可以通过加热而热粘合到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集成式结构，包括：/n第一板，其包括金属材料；以及/n第二板，其包括纤维增强复合材料，其中纤维增强复合材料包括树脂和增强纤维；/n其中，热粘合层形成在第一板和第二板的界面处，并且包括热粘合在第一板表面上的第二板的树脂。/n

【技术特征摘要】
20190502 KR 10-2019-00516881.一种集成式结构，包括：
第一板，其包括金属材料；以及
第二板，其包括纤维增强复合材料，其中纤维增强复合材料包括树脂和增强纤维；
其中，热粘合层形成在第一板和第二板的界面处，并且包括热粘合在第一板表面上的第二板的树脂。


2.根据权利要求1所述的集成式结构，其中，利用树脂浸渍所述增强纤维。


3.根据权利要求1所述的集成式结构，其中，具有第一凹槽形状并且包括第一底面区域和第一侧面区域的第一弯曲部形成在所述第一板处；具有与所述第一弯曲部对应的第二凹槽形状并且包括第二底面区域和第二侧面区域的第二弯曲部形成在所述第二板处，并且所述第二弯曲部设置成与第一弯曲部的内侧重叠。


4.根据权利要求3所述的集成式结构，其中，向第二板突出的至少一个或以上的狭缝凸缘形成在第一板的第一侧面区域上，
在与所述狭缝凸缘的位置相对应的位置处穿过第二板的第二侧面区域形成至少一个或以上的供狭缝凸缘插入的连接孔；
狭缝凸缘插入穿过所述连接孔，接着其端部弯曲以与第二板的表面紧密接触。


5.根据权利要求1所述的集成式结构，其中，利用树脂浸渍所述增强纤维。


6.一种制造集成式结构的方法，其使用由下模和上模组成的热冲压模具，所述方法包括：
准备包括金属材料的第一板和包括纤维增强复合材料的第二板，其中纤维增强复合材料包括增强纤维和树脂；
将第一板和第二板依次堆叠在下模的模腔中；
对下模和上模进行加热；
通过使用经加热的上模对堆叠在下模的模腔中的第一板和第二板进行加热和挤压，将第一板和第二板成形为与下模的模腔的形状对应的形状；以及
冷却经加热和挤压的第一板和第二板。


7.根据权利要求6所述的制造集成式结构的方法，其中，所述增强纤维浸渍有树脂。


8.根据权利要求6所述的制造集成式结构的方法，其中，在成形第一板和第二板时，第二板的树脂在第一板和第二板之间的界面处熔融在第一板的表面上；
在冷却步骤中，第二板的熔融树脂在第一板的表面上硬化，由此通过冷却下模和上模而在第一板和第二板之间的界面处一体地形成热粘合层。


9.根据权利要求6所述的制造集成式结构的方法，其中，在下模的模腔处形成弯曲部分，所述弯曲部分具有凹槽形状并且包括底部区域和侧部区域。

【专利技术属性】
技术研发人员：宋元基，
申请(专利权)人：现代自动车株式会社，起亚自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR