金属塑料混合部件的制造方法以及金属塑料混合部件技术

一种用于制造金属塑料混合部件的方法，包括：提供金属成形件(10)、提供由硬质热塑性塑料制成的刚性的塑料成形件(18)，其中，塑料成形件(18

【技术实现步骤摘要】
金属塑料混合部件的制造方法以及金属塑料混合部件


[0001]本专利技术涉及一种制造金属塑料混合部件的方法。本专利技术还涉及一种金属塑料混合部件。

技术介绍

[0002]本专利技术的金属塑料混合部件尤其可以用作车辆的车身的结构部件。例如，这种类型的部件可以是交叉构件的结构部件，或者可以是支承仪表板并且例如安装有转向柱的交叉构件本身。然而，本专利技术的金属塑料混合部件通常也可以是车辆的车身的任何结构部件。
[0003]车身构造对待制造的结构部件施加了两个相反的要求。一方面，专利技术将使这些结构部件的重量尽可能地最小化，但是另一方面，这些结构部件必须长期承受机械应力并且具有高刚度和高强度。尽管以常规方式由具有大壁厚的钢制造的结构部件具有高机械强度，但是这些结构部件由于相对较高的重量而是不利的。通过使用铝代替钢解决了重量问题，但是铝的强度低于钢的强度。
[0004]一种较新的用于车身构造的方法包括制造金属塑料混合部件，即将金属材料和塑料材料彼此结合的部件。使用这些混合部件，既可以减轻重量，又可以获得足够的机械强度。
[0005]在现有技术中，这些混合部件是通过在注塑机中用聚合材料对钢制嵌件进行包覆成型来制造的，所述聚合材料例如为液相的粒状聚合物或经历反应性聚合的多组分液体系统。然而，这些制造方法很慢，并且聚合物基体在钢嵌件上的粘附通常也不是令人满意的。因此，这些常规的制造方法限制了生产率和可能的解决方案的几何形状。单个混合部件的最终成本很高，每次单独设计、实现和开发的成本也很高。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种制造金属塑料混合部件的方法，金属塑料混合部件可以以相对高的加工速度来进行并且这节省了成本。
[0007]本专利技术的另一个目的是提供一种可以以低成本和简单的方式制造的金属塑料混合部件。
[0008]根据本专利技术，一种制造金属塑料混合部件的方法包括以下步骤：
[0009]提供金属成形件，
[0010]提供由硬质热塑性塑料制成的刚性的塑料成形件，其中塑料成形件的外形的几何形状至少部分地与金属成形件的外形的几何形状相匹配，
[0011]将塑料成形件机械地连接到金属成形件，使得塑料成形件和金属成形件通过内应力保持彼此抵靠，并且使得在塑料成形件和金属成形件之间在至少一个界面处存在实质上或大部分表面接触的区域，
[0012]在至少一个界面处将塑料成形件感应焊接到金属成形件上。
[0013]本专利技术的方法不受将金属嵌件包覆成型以用于制造金属塑料混合部件的常规概
念的限制。相反，本专利技术的方法提供了已经预制的塑料成形件。塑料成形件已经由硬质热塑性塑料制成，并且具有高的固有刚度和相应的尺寸稳定性。例如，以下材料可用作热塑性材料：聚酰胺(PA)、聚醚醚酮(PEEK)、聚氯乙烯(PVC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(PP)、具有共聚物的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)等，但是出于本专利技术的目的，也可以使用其他硬质热塑性塑料。此外，热塑性塑料可以被加强，例如玻璃纤维加强或碳纤维加强。热塑性塑料是可以在某一高温范围内变形的塑料，在该高温范围内该工序是可逆的，例如，只要避免材料由于过热而热分解，就可以通过冷却和再加热将工序重复任何期望的次数，直到材料熔化为止。特别地，热塑性塑料可以被焊接。
[0014]在本专利技术的方法中提供了预制的塑料成形件和预制的金属成形件，预制的金属成形件优选地呈壳的形式。考虑到刚性的塑料成形件与金属成形件在此所需的机械连接，塑料成形件的外形的几何形状至少部分地与金属成形件的外形的几何形状相匹配(反之亦然)。塑料成形件的外形的几何形状与金属成形件的外形的几何形状的至少部分匹配(反之亦然)尤其用于随后通过焊接将两个成形件彼此良好地粘附。
[0015]在将塑料成形件焊接到金属成形件之前，两个成形件彼此机械地连接。机械连接的特性在此使得塑料成形件和金属成形件通过内应力保持彼此抵靠，并且具体地使得在塑料成形件和金属成形件之间在至少在一个界面处存在实质上表面接触的区域。由于焊接工序，塑料成形件和金属成形件之间的紧密接触有助于塑料成形件粘附在金属成形件上。内应力的特性可以使得塑料成形件在至少一个界面处被压靠在金属成形件上，如在本专利技术的优选实施例中所提供的。
[0016]可以借助于具有高电流的射频电流来进行将塑料成形件在所述至少一个界面处局部地感应焊接到金属成形件，特别是在短时间内，例如在几秒钟内，或在约1秒或更短的时间内，优选通过非接触过程来进行。具有处于例如在kHz范围内的频率的射频电流在优选地呈壳的形式的金属成形件中产生涡流，该涡流通过电阻热损失而非常迅速地产生三维加热，即将金属成形件瞬间加热到高温。高温引起在塑料成形件与金属成形件接触的界面区域中，塑料成形件的表面熔化或更深的熔化。射频电流仅维持很短的时间，并且由于塑料成形件本身是不良的热导体，因此金属成形件的高温仅在塑料成形件的与金属成形件紧密接触的区域内引起塑料成形件的表面熔化或更深的熔化。将金属成形件加热到高温，引起金属成形件在至少一个界面的区域内与塑料成形件一起膨胀，并且塑料成形件同样在至少一个界面的区域内与金属成形件一起膨胀，热塑性塑料的热膨胀系数通常比诸如钢或铝之类的金属的热膨胀系数高很多倍。
[0017]塑料成形件在其接触区域的区中和金属成形件在金属成形件的相对的接触区域的区中的这种相互膨胀，以及由于内应力导致的机械连接使接触区域与相对的接触区域的紧密接触，增加了由金属成形件(优选地呈壳形式)和塑料成形件相互施加的压力，从而在至少一个界面的区域中实现了塑料成形件在金属成形件上的特别良好的粘附。在缓慢冷却所得到的混合部件之后(优选地不采用主动冷却)，塑料成形件与金属成形件的连接于是达到了其最终强度。
[0018]塑料成形件可以在多个界面处与金属成形件接触，该多个界面彼此成各种角度并且位于各种平行或不平行的平面中。因此，焊接工序在多个维度上实现了具有良好粘附的连接。
[0019]本专利技术的方法可以以短周期时间和低成本快速地进行。本专利技术的方法特别适合大量制造混合部件。
[0020]下面描述该方法的优选实施例。
[0021]在优选实施例中，金属成形件可以设置为金属形成的壳形件或设置为管。金属成形件也可以由多个壳组成。金属成形件的几何形状可以是期望的。在金属形成的壳形件的情况下，可以具有任何期望的横截面，例如矩形的“C”或“L”形状。金属成形件的纵向几何形状同样可以是期望的，并且可以包括直和弯曲的形状；在管的情况下也是如此。管状金属成形件也可以由沿周向方向组装的两个或更多个半壳组成以形成管，其中该管可以具有任何期望的横截面形状。
[0022]优选地，将塑料成形件设置为注塑件。如上所述，塑料成形件的制造方式使得塑料成形件的外形的几何形状至少部分地与金属成形件相匹配，并且塑料成形件可以在内应力或预应力的帮助下被机械地连接到金属成形件。
[0023]优选地，塑料成形件包括加强结构。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于制造金属塑料混合部件的方法，其中，所述方法包括：提供金属成形件(10；10”)，提供由硬质热塑性塑料制成的刚性的塑料成形件(18；18
’
；18”)，其中所述塑料成形件(18；18
’
；18”)的外形的几何形状至少部分地与所述金属成形件(10；10”)的外形的几何形状相匹配，以如下方式将所述塑料成形件(18；18
’
；18”)机械地连接到所述金属成形件(10；10”)：使得所述塑料成形件(18；18
’
；18”)和所述金属成形件(10；10”)通过内应力保持彼此抵靠，并且使得在所述塑料成形件(18；18
’
；18”)和所述金属成形件(10；10”)之间在至少一个界面(30；32；34)处存在实质上表面接触的区域，在所述至少一个界面(30；32；34)处将所述塑料成形件(18；18
’
；18”)感应焊接到所述金属成形件(10；10”)。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述塑料成形件(18；18
’
；18”)和所述金属成形件(10；10”)在所述至少一个界面(30；32；34)处通过所述内应力而彼此压靠。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述金属成形件(10；10”)被设置为金属形成的壳形件或被设置为由多个这种壳构成的金属形成件，或者被设置为管。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述塑料成形件(18；18
’
；18”)被设置为注塑件。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，在所述界面(30；32；34)的区域中，所述金属成形件(10；10”)具有表面结构，例如突起、齿、脊，或者宏观的表面粗糙度特征或微观的表面粗糙度特征。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述塑料成形件(18；18
’
；18”)包括加强结构(26；66)。7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述加强结构(26)包括槽壁、网格和/或肋。8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，所述塑料成形件(18；18”)与所述金属成形件(10；10”)的机械连接包括将所述塑料成形件(18；18”)插入到所述金属成形件(10；10”)的腔(36)中。9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述金属成形件(10；10”)的所述腔(36)具有至少一个敞开的外周侧或具有封闭的外周。10.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，所述塑料成形件(18
’
)与所述金属成形件(10)的机械连接包括将所述塑料成形件(18
’
)放置到所述金属成形件(10)的外侧上。11.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中，所述塑料成...

【专利技术属性】
技术研发人员：兰贝特，
申请(专利权)人：前进工厂奥伯基尔希股份公司，
类型：发明
国别省市：