[發(fā)明專利]用于生產(chǎn)機(jī)動(dòng)車輛的結(jié)構(gòu)部件的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710281821.0
• 申請(qǐng)日: 2017-04-26
• 公開（公告）號(hào): CN107415287A
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 伊戈?duì)枴だ?/a>;拉斐爾·科赫;塞拉哈丁·圖埃爾·梅米利
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福特全球技術(shù)公司
• 主分類號(hào): B29C70/68
• 分類號(hào): B29C70/68;B29C70/88;B29C37/00;B62D29/00;B29K705/00;B29L31/30
• 代理公司: 北京連和連知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11278
• 代理人: 楊帆

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及一種用于生產(chǎn)機(jī)動(dòng)車輛的結(jié)構(gòu)部件的方法，該結(jié)構(gòu)部件特別是機(jī)動(dòng)車輛車身部件，例如支撐件或車柱。

背景技術(shù)

本節(jié)中的陳述僅提供與本公開相關(guān)的背景信息，并且可以不構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。

一方面，機(jī)動(dòng)車輛車體應(yīng)當(dāng)為機(jī)動(dòng)車輛結(jié)構(gòu)提供高的扭轉(zhuǎn)剛度和穩(wěn)定性。另一方面，為了例如能夠降低車輛的燃料消耗，重量需要盡可能的小。一段時(shí)間以來，由纖維增強(qiáng)塑料(FRP)和金屬制成的復(fù)合材料構(gòu)成的結(jié)構(gòu)部件因此成為關(guān)注的焦點(diǎn)。特別是在車輛結(jié)構(gòu)中，高機(jī)械性能與低重量的結(jié)合通常導(dǎo)致這種FRP-金屬復(fù)合材料組件優(yōu)于常規(guī)的鋁和鋼部件。

形成為FRP-金屬復(fù)合材料部件的結(jié)構(gòu)部件及其相應(yīng)的制備方法已經(jīng)從例如WO 2014/111376A1、DE 10 2012 001 577A1、EP 2 033 849A1、CN 104197790A、EP 2 650 108A1和US 4 545 105中獲知。這些基本上具有共同的特征，即金屬主體用纖維增強(qiáng)塑料增強(qiáng)，或者纖維增強(qiáng)塑料用金屬嵌入物增強(qiáng)。在這種情況下，纖維增強(qiáng)塑料可以通過加熱而被硬化，其中塑料已經(jīng)預(yù)先與金屬體接合在一起，從而在塑料硬化后形成由金屬體和纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)成的形狀配合和整體單元。

為了進(jìn)一步提供具有高強(qiáng)度的金屬體，例如在可硬化的鋁合金的情況下，通常已知的是使所述金屬體進(jìn)行熱處理，例如時(shí)效硬化或烘烤硬化。

發(fā)明內(nèi)容

本公開提供了一種用于生產(chǎn)機(jī)動(dòng)車輛的結(jié)構(gòu)部件的方法，特別是機(jī)動(dòng)車輛車身部件，例如支撐件或車柱。在這方面，該方法減少了制造結(jié)構(gòu)部件的步驟，并且生產(chǎn)出低重量的高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)部件。

應(yīng)當(dāng)指出，以下描述中單獨(dú)說明的特征可以以任何期望的技術(shù)上有意義的方式彼此組合并且提供本公開的進(jìn)一步變型。

根據(jù)本公開，一種用于制造機(jī)動(dòng)車輛的結(jié)構(gòu)部件的方法，該結(jié)構(gòu)部件特別是諸如支撐件或車柱的機(jī)動(dòng)車身部件，其具有由金屬材料制成的主體，金屬材料例如是鋁、鋼、鎂、包含上述金屬材料的合金等，該主體至少部分地設(shè)置有至少一個(gè)由纖維復(fù)合塑料或纖維增強(qiáng)塑料(FRP)制成的增強(qiáng)元件，所述方法至少包括以下步驟：

-提供主體；

-提供增強(qiáng)元件；

-將所述主體和所述增強(qiáng)元件接合在一起；和

-同時(shí)將主體和增強(qiáng)元件加熱至一定溫度并且持續(xù)一段時(shí)間，所述溫度和所述時(shí)間被選擇為足夠高，以便使主體的金屬材料和增強(qiáng)元件的纖維復(fù)合塑料都被硬化。

以這種方式，同時(shí)加熱的步驟有利地涉及兩個(gè)被組合并同時(shí)執(zhí)行的方法步驟，即金屬主體的硬化和纖維復(fù)合塑料的硬化。這同時(shí)增加了金屬主體的強(qiáng)度和纖維復(fù)合塑料的強(qiáng)度，該纖維復(fù)合塑料在硬化之后還與主體形成形狀配合和/或整體單元。因此，根據(jù)本公開的方法使得可以用很少的方法步驟制造低重量的高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)部件，其結(jié)果是可以降低結(jié)構(gòu)部件的生產(chǎn)成本和生產(chǎn)持續(xù)時(shí)間。由于由增強(qiáng)元件帶來的主體的增強(qiáng)，金屬主體可以具有相對(duì)較小并因此更輕的壁厚。

根據(jù)本公開，金屬主體的硬化應(yīng)特別地被理解為時(shí)效硬化或烘烤硬化。兩種方法通過加熱來實(shí)現(xiàn)金屬材料的強(qiáng)度的增加。時(shí)效硬化是基于精確分布形式的亞穩(wěn)相沉淀，使得后者構(gòu)成了位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的有效障礙，因此顯著增加了金屬材料的強(qiáng)度。在烘烤硬化過程中，金屬材料的強(qiáng)度由于位錯(cuò)處碳原子的積聚而增加。作為示例，在提供有漆的情況下，烘烤硬化也可以與金屬材料中的漆的燒制同時(shí)產(chǎn)生。將一種形式的金屬材料加熱至約200℃的溫度以進(jìn)行硬化。

玻璃、碳、芳族聚酰胺等的纖維是嵌入在纖維復(fù)合塑料中的一種形式。或者換句話說，將纖維嵌入基質(zhì)(塑料/樹脂)中以產(chǎn)生纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。

根據(jù)本公開的一個(gè)變型，提供主體的步驟包括將主體成形為期望的形狀。因此，金屬主體在與增強(qiáng)元件接合在一起之前可以已經(jīng)預(yù)先成形。

本公開內(nèi)容的另一變型規(guī)定，提供增強(qiáng)元件的步驟包括用熱固性聚合物基質(zhì)預(yù)先浸漬增強(qiáng)纖維。基體圍繞纖維，例如玻璃纖維、碳纖維、芳族聚酰胺纖維等，該纖維通過粘合力或內(nèi)聚力結(jié)合到基體上。從而可以實(shí)現(xiàn)具有高比剛度和強(qiáng)度的低重量的增強(qiáng)元件，這些性能可以通過與金屬主體的組裝轉(zhuǎn)移到待生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)部件上。

根據(jù)本公開的另一變型，接合在一起的步驟包括將主體和增強(qiáng)元件壓在一起，使得在壓在一起之后，增強(qiáng)元件的至少某些部分具有對(duì)應(yīng)于主體的形狀，結(jié)果可以進(jìn)一步提高結(jié)構(gòu)部件的強(qiáng)度性能。