[发明专利]粘接接头的疲劳寿命提高

说明书

提供了一种制造粘接结构的方法，该粘接结构包括分别包括第一和第二外表面的第一和第二部件，至少第一部件是第一金属部件，第一和第二外表面彼此面对并且部分重叠，并且粘接结构包括被接收在第一和第二外表面的重叠部分之间的粘合层。该方法包括使第一金属部件的第一外表面沿着第一隔离路径变形，该第一隔离路径沿着粘合层的第一边缘的至少大部分长度在粘合层的第一边缘旁边延伸。

技术领域

本公开涉及粘接结构和制造粘接结构的方法。

背景技术

粘接是一种低成本、简单的制造方法，其通常应用于薄金属组件。优点包括在一个步骤中进行结合和密封、噪音传播方面的减少、接合混合材料的低成本、长疲劳寿命以及高抗冲击性。

然而，粘性结合有限制。像许多其他接合方法一样，当经受循环载荷时，粘接接头具有有限的寿命。当故障的循环很低(即载荷非常高)时尤其如此。高载荷导致裂纹萌生和扩展，而低载荷导致粘合层的蠕变。疲劳寿命和极限接头强度与钢厚度直接相关，并且在给定的厚度下开始平稳。提高强度和/或疲劳寿命的方法包括添加材料(通过延长重叠部)或固定重叠部的边缘(通过点焊)。这些方法增加了组件的成本和重量。

在粘合接头的情况下，应力分布相比于其他常规接合方法相对更均匀，这实现了重量方面的减轻。但是即使在粘合接头中，应力分布也不是完全均匀的(由于局部应力)。从接头力学的角度来看，粘合接头的主要限制因素是剥离或解理应力。如果要设计坚固的接头，应减小剥离或解理应力。这种高剥离应力集中在重叠部的边缘的情况在具有不平衡被粘物刚度的组件中加剧。疲劳裂纹几乎总是在粘合接头的高应力边缘处开始。

图1示意性示出了典型的现有技术粘接金属结构100，其包括通过粘合层106结合在一起的第一钣金102和第二钣金104。由箭头F示意性地指示了接头上的拉伸力的施加，并且通常在虚线108的方向上施加载荷。

图2示意性地示出了图1的在载荷F足以使接头变形之后的相同的结构。图2包括粘合层106内应力分布的叠加图示。高幅值的拉伸应力在重叠部的边缘110和112处达到峰值，并且小的压缩应力位于靠近重叠部的中心的区域114中。在现有技术的结构中，疲劳裂纹通常在这些区域110和112中开始。

因此，持续需要不增加结构的重量的情况下并且以成本低制造具有改进的强度和疲劳寿命的粘接金属结构的改进的方法。

发明内容

在一个实施例中，提供了一种制造粘接结构的方法，该粘接结构包括分别包括第一外表面和第二外表面的第一部件和第二部件，至少第一部件是第一金属部件，第一外表面和第二外表面彼此面对并且部分重叠，并且粘接金属结构包括被接收在第一外表面的重叠部分和第二外表面的重叠部分之间的粘合层。该方法可以包括以下步骤：

(a)使第一金属部件的第一外表面沿着第一隔离路径变形；

(b)粘接第一外表面的重叠部分和第二外表面的重叠部分以形成粘合层，使得粘合层包括侧向面向第一外表面的非重叠部分的第一边缘，并且粘合层包括侧向面向第二外表面的非重叠部分的第二边缘；以及

(c)其中，第一隔离路径沿着粘合层的第一边缘的至少大部分长度在粘合层的第一边缘旁边延伸。

在另一实施例中，粘接结构可以包括分别包括第一外表面和第二外表面的第一金属部件和第二金属部件，第一外表面和第二外表面彼此面对并且部分重叠。粘合层可以被接收在第一外表面的重叠部分和第二外表面的重叠部分之间，粘合层包括侧向面向第一外表面的非重叠部分的第一边缘和侧向面向第二外表面的非重叠部分的第二边缘。第一金属部件的第一外表面可以沿着第一隔离路径变形，该第一隔离路径沿着粘合层的第一边缘的至少大部分长度在粘合层的第一边缘旁边延伸。第二金属部件的第二外表面可以沿着第二隔离路径变形，该第二隔离路径沿着粘合层的第二边缘的至少大部分长度在粘合层的第二边缘旁边延伸。

通过结合附图阅读以下描述，本发明的许多目的、特征和优点对于本领域技术人员来说将是显而易见的。