[发明专利]通过机械粘结联接构件的方法和联接构件的机械粘结接头

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在不使用嵌件并且在不改变将被联接的构件的机械性能的情况下通过机械粘结来联接构件的方法。本发明还涉及一种用于联接由该方法形成的构件的机械粘结接头，该接头被应用在构件的表面上而不破坏或者改变这些构件的机械性能和结构特性。

背景技术

在现有技术中已知联接或者结合两个构件或部件的不同的形式，即：化学结合、静电、相互扩散、机械粘结、拼贴、各种装箱、利用固定元件等。

然而，其中很多的形式要求在构件的结构或者表面中的专门的加工、孔或者修改，并且对于某些情形，特别地在联接由当经历熔合、加热或者对于某些化学产物发生反应时其机械结构发生显著的改变的复合材料或热塑性材料制成的部件时，该干扰不是可能的或者理想的。

在这个意义上，所发现的一种方案包括在将被结合的部件之间定位嵌件从而该嵌件将该部件锚固。以相同的方式，存在如下情况，其中由于将被结合的部件的构造材料、要求完整表面的接头的精度或者其它设计需求，放置这些嵌件不是可能的或者理想的。

作为一个实例，我们可以引用文献US2009/0190997，文献US2009/0190997描述了一种用于通过在复合材料层压件之间插入的增强件将金属部件结合到由复合材料制成的部件的接头。在该接头中，金属部件在具有根据部件将经受的结构力而改变的尺寸的接合区域中被结合到复合部件。多个连接凸起被设置成从金属部件向复合部件内部凸出，这些连接凸起由与金属部件相同的金属材料或者另一种不同的金属制成，但是总是金属材料。连接凸起的分布沿着接合区域不是均匀的，最大集中处于其中在复合材料层压件之间的张力较高的部分中，通常靠近接合区域的端部。相应地，为了将由复合材料制成的部件联接到金属部件，根据现有技术的该文献教导了插入金属凸起，该金属凸起紧固在金属部件上并且被插入复合部件中从而锚固或者联接这两个部件，其中该结合部将经受最大张力的区域特别地带有更大数目的金属凸起。因此，有必要研究在联接这些部件之前这些部件将经受的张力和力。关于在存在金属部件或构件的情况下联接由复合物制成的两个或更多个部件，本文献没有给出任何教导。另外地，有必要使得金属凸起形成在金属部件上从而发生锚固，即，金属凸起用作用于联接部件的金属嵌件。

文献US2010/0068464描述了一种用于制备将被结合到另一复合材料或热塑性材料构件的金属构件的方法，该方法包括形成凸起或将凸起插入构件的结合区域中使得这些凸起被插入将被结合的另一构件的材料中。该方法能够应用于联接航空器的构件。更加具体地，该文献描述了在金属嵌件上形成的结合区域上设置凸起。该嵌件被插入将被结合的部件中并且该嵌件的凸起穿过将被接合的第二部件。在另一实施例中，使用激光烧结实现凸起网，激光烧结以形成一行接一行的凸起的希望的矩阵形式熔化构件的表面的金属粉末基层。这些凸起还能够使用激光烧结方法一个接一个地实现，并且进而能够通过在金属板的两侧上的激光烧结实现，该金属板将用作两个构件的希望的结合嵌件。除了要求大量时间来形成凸起，使用激光烧结显著地增加了结合部件或者构件的该方法的成本。

文献WO2004/028731涉及一种用于改变工件的结构的方法。在此情形中，由钢制成的工件接收电子束从而表面材料熔化并且再次硬化，从而在工件的表面上形成小的凸起。这些凸起的尺寸依赖于入射到工件和这些凸起的相同区域中的光束的量，正是由由钢制成的部件的表面的材料制成的这些凸起用作锚固或结合元件，该锚固或结合元件被插入将被结合到该工件的复合材料的层中。虽然形成了能够将由钢制成的部件安全地结合到由复合材料制成的另一部件的凸起，但是改变工件即由钢制成的部件的表面并非总是可能的和理想的，因为它的机械性能也被改变。

相应地，在现有技术中已知的技术和过程大多地在将被结合的部件中使用金属嵌件，由于在使用期间的热膨胀/收缩差异和氧化，这要求加以小心，因此被限制为使用带有电相似性的部件。

还有一项技术被称作“共结合”，其中通常由复合物制成的部件被设置在也由复合物制成的另一部件上并且经历固化过程。通过固化，一个部件的树脂结合到另一部件，由此化学结合发生。然而，控制该化学粘附是相当复杂的。经常地需要在部件之一的表面上添加轻质的特殊材料（例如带有环氧树脂的聚酯）层以使其稍微地起皱（轻度地纹理化）并且由此通过该纹理化改进部件的锚固性。在此情形中，还可能有必要通过插入铆钉来补充该结合以保证紧固。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于在不使用嵌件并且在不改变将被联接的构件的机械性能的情况下通过机械粘结来联接构件的方法。