[发明专利]类似和不同材料的自旋连接

说明书

一种自旋紧固系统包括第一构件和施加到第一构件的粘合剂层。第二构件定位成与粘合剂层接触。在第二构件定位成与粘合剂层接触之后固化所述粘合剂层的至少一部分以使得所述粘合剂层的至少一部分基本刚性。至少一个自旋紧固件依次插入到第二构件、粘合剂层的固化部分和第一构件中的每一个。

引言

本公开涉及使用高速摩擦紧固件的材料连接。

诸如钢、铝和复合材料的材料可以通过使用产生摩擦热的高速或自旋紧固件而彼此连接或连接到其它中一个，局部软化或熔化材料并提供紧固件穿过的材料流。仅当自旋紧固件在面板或部件的一侧使用时也是有益的。

自旋紧固件通过局部加热通过使用来自高速旋转的摩擦以及局部软化、融化或融合待连接材料的插入压力而待连接的材料来起作用。软化的材料或熔体的一部分通常在自旋紧固件的头部上方和下方流动，而大部分软化的材料或熔体流出出口区域以产生由自旋紧固件的螺纹啮合的附加材料。然而，已经发现，随着材料的厚度增加，并且特别是随着外部材料的厚度增加，当自旋紧固件离开外部材料时，一部分材料流被迫进入并且被截留在材料板或部件之间。当面板构件不能容易地夹紧在需要安装自旋紧固件的位置时，这个问题就更加严重了。被截留的材料冷却或固化，并在两个部件之间产生相隔距离或间隙，并且由于在自旋紧固件材料界面处产生应力集中而削弱了所得到的连接。

因此，尽管当前的自旋紧固件连接实现其预期目的，但仍需要一种用于使用自旋紧固件来连接材料的新的改进的系统和方法。

发明内容

根据若干方面，一种自旋紧固系统包括第一构件。将粘合剂层施加到第一构件。第二构件定位成与粘合剂层接触。在第二构件定位成与粘合剂层接触之后，粘合剂层的至少一部分被固化，以使得粘合剂层的至少一部分基本刚性。至少一个自旋紧固件依次插入到第二构件、粘合剂层的固化部分和第一构件中的每一个。

在本公开的另一方面中，自旋紧固件包括穿透端，所述穿透端在与第二构件的朝外表面直接接触时产生热量和压力，引起第二构件的一部分材料液化或塑化。

在本公开的另一方面中，粘合剂层和第一构件的液化或塑化材料的第一向外流动部分聚集在第二构件的朝外表面和自旋紧固件的头部之间。

在本公开的另一方面中，将多个球体嵌入用作隔片或垫片的粘合剂层中。

在本公开的另一方面中，每个球体具有基本上等于粘合剂层的厚度的期望值的共同直径。

在本公开的另一方面中，每个球体限定聚合物材料。

在本公开的另一方面中，每个球体限定玻璃材料。

在本公开的另一方面中，当第二构件定位成与粘合剂层接触时，球体直接接触第一构件的表面和第二构件的朝向相反的表面。

在本公开的另一方面，球体在安装至少一个自旋紧固件期间基本上不会通过施加在粘合剂层上的力被压缩，使得第二构件与粘合剂层的接触不会将粘合剂层压缩到期望的粘合剂层的厚度以下。

在本公开的另一方面中，当球体的材料不能通过在插入至少一个自旋紧固件期间产生的温度液化时，球体选择性地插入固化部分的预定宽度外的粘合剂层中以避免所述至少一个自旋紧固件与球体接触。

在本公开的另一方面中，在定位第二构件之前，将粘合剂层以基本上粘稠的液体形式施加到第一构件的表面。

在本公开的另一方面中，固化部分的宽度和位置被预先确定以适合所述至少一个自旋紧固件中的一个的期望的安装位置。

在本公开的另一方面中，用于第一构件和第二构件的特定材料的最佳粘合剂层厚度选自多个粘合剂层厚度。

在本公开的另一方面中，固化之后和在安装自旋紧固件之前的粘合剂层的厚度基本上是固定的，并且在自旋紧固件插入期间基本不可压缩。