專利名稱：用于制造混合構(gòu)件的方法以及在制造中使用的護板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求I前序部分中所述特征的用于制造汽車用混合構(gòu)件的方法以及根據(jù)權(quán)利要求6前序部分中所述特征的在混合構(gòu)件制造中使用的護板。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代汽車部件所要求的型材是構(gòu)件重量輕，同時具備針對性地確定的強度特性。因此，汽車制造商在致力于將構(gòu)件設(shè)計得盡可能輕，這樣通過減輕汽車重量有助于降低消耗和二氧化碳排放。同時不得降低對構(gòu)件特性的要求，諸如汽車構(gòu)件的強度、剛性和期待壽命。最好是這些特性在重量減少的情況下甚至反被提高。革新的開端是具有金屬制基本型材的混合構(gòu)件，該基本型材通過由纖維復合材料構(gòu)成的加強元件被局部加強。例如在DE 10 2004 003190 Al中對一個這樣的混合構(gòu)件進 行了描述。
由DE 10 2008 039 869 Al披露了一種制造方法，在該方法中金屬構(gòu)件通過纖維復合材料被加強，這樣制造出特別輕的、滿足高強度要求和高剛性要求的汽車結(jié)構(gòu)件。為了制造混合構(gòu)件，一個或者多個所謂的預浸料坯(Pr印reg)形式的加強元件被定位在基本型材內(nèi)或上，并且兩個構(gòu)件然后在一個沖壓工具中被相互壓合。與此同時預浸料還的母體樹脂(Matrixharz)本身承擔著纖維復合材料與基本型材之間的連接或者粘合作用，這樣省去了追加的接合配裝操作。這里主要的問題是在沖壓過程中從預浸料坯中溢出的樹脂。樹脂在與過程相關(guān)的約160°C的溫度下粘性很低。因此溢出的或者過剩的樹脂比較容易分散開并且還滲入最小的縫隙中。其結(jié)果是不管是沖壓工具還是構(gòu)件都違背人愿地被樹脂浸潤。因此，首先構(gòu)件必須經(jīng)過追加清理步驟，并且沖壓工具也必須經(jīng)常保養(yǎng)。為了避免違背人愿的污染，有人提議設(shè)置橡膠密封或者特殊密封造型的工具。然而它們對實際應用來說顯得效果甚微。由于侵蝕性的樹脂導致橡膠材料的腐蝕和使該橡膠材料過早老化，所以橡膠密封并不是最佳的。另外，這些元件必須在追加作業(yè)步驟中被定位并且然后被重新除去，這一點相應地比較麻煩。專用的工具形狀在制造工藝上很復雜，而且由于樹脂的高漏泄性也保障不了完全密封。由DE 10 2006 058 602 Al已知一種制造混合構(gòu)件的方法，其中金屬制基本型材設(shè)置有由纖維復合材料構(gòu)成的加強元件，為此基本型材與加強元件被拼合在一起并且在沖壓工具中被壓合。另外由DE 30 09 909 Al說明了一種屬于現(xiàn)有技術(shù)的方法，在該方法中為了使纖維加強的復合材料制品在沖壓工具中成型，在纖維加強的復合材料制品與沖壓工具之間插入一個護板。該護板包括吸收樹脂的吸收層，因此在沖壓過程中由纖維加強的復合材料制品中溢出的樹脂被吸收層接收。屬于現(xiàn)有技術(shù)的另外還有EP I 967 354 Al。由其公知了一種具有分段式橫斷面厚度的復合材料預浸料坯的連續(xù)成型方法，該方法中，通過將熱固化樹脂浸潤于碳纖維材料或者類似的材料上而獲得的復合材料預浸料坯沿縱方向被間歇性地輸送，并且然后通過模具以及后硬化爐。
發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是，以現(xiàn)有技術(shù)為出發(fā)點，提供一種在應用技術(shù)方面得以改良的用于制造汽車用高品質(zhì)混合構(gòu)件的方法，在該方法中，至少可以最大程度地避免沖壓工具被污染，并且混合構(gòu)件的基本型材在某些確定的區(qū)域內(nèi)能夠保持無樹脂。另外，本發(fā)明的目的是，提供一種在混合構(gòu)件制造當中使用的措施/裝置，該措施/裝置最大程度地防止沖壓工具被污染并且有助于提高混合構(gòu)件的質(zhì)量。該目的的方法部分通過具有權(quán)利要求I特征的方法得以實現(xiàn)。對所述方法的有益設(shè)計和發(fā)展在從屬權(quán)利要求2至5中加以說明。
在沖壓過程中，在沖壓工具或者該沖壓工具的作用于加強元件以及基本型材上的部分之間插入一個護板，該護板防止該沖壓工具與至少加強元件之間的接觸。該護板具有吸收樹脂的吸收層。過剩的、在沖壓過程中由加強元件溢出的樹脂被所述吸收層吸收或者接收。通過這種方法能夠防止樹脂在基本型材的鄰近的表面上非控制地漫延和擴散。在沖壓過程結(jié)束后所述護板被除去。本發(fā)明利用簡單的措施防止了由樹脂導致的對基本型材或者混合構(gòu)件的有害污染。在壓合過程中，追加的護板置于加強元件與沖壓工具的沖頭之間。優(yōu)選使用一種多層的護板。特別是該護板的吸收層由無紡布構(gòu)成，尤其是由玻璃纖維-無紡布構(gòu)成。無紡布在其外部平坦側(cè)(Flachseite)分別附有外皮。該外皮防止所述護板或者吸收層粘著在加強元件或者沖壓工具上。優(yōu)選外皮由非粘性的薄膜構(gòu)成。護板在沖壓工具閉合時完成兩個任務。在沖壓過程中，護板的加強元件一側(cè)的外皮被穿孔。在貼靠在加強元件上的外皮中產(chǎn)生小孔和裂紋。通過這些孔和裂紋低粘性的樹脂轉(zhuǎn)移到吸收層中并且由于毛細力被吸入該吸收層中。由此過剩的樹脂被有效地除去。另外，護板在邊緣區(qū)域內(nèi)、特別是在基本型材的水平部段內(nèi)被如此強地壓擠(壓縮)，使得此處不產(chǎn)生吸收效果。護板的邊緣區(qū)域在沖壓過程中不透過樹脂地被封閉。通過這樣的方式?jīng)_壓工具在相對應的區(qū)域內(nèi)被密封，這樣樹脂不能通過該形成的邊緣漏出并且污染構(gòu)件。另外還產(chǎn)生了積極的效果，S卩，通過使用護板在基本型材或者被制造的混合構(gòu)件與沖壓工具之間可以達到誤差補償。對于工藝方法流程提議將護板完全覆蓋在其上已經(jīng)定位有加強元件的基本型材上，然后閉合沖壓工具。在這種情況下帶狀的護板從輥子形式的備料儲存裝置拉出并放置于在其上已經(jīng)定位有加強元件的基本型材上。然后進行沖壓過程。在沖壓過程結(jié)束后該護板在另外一側(cè)重新被纏繞，即從混合構(gòu)件上除去并且優(yōu)選是卷繞在儲存單元上。護板被這樣地定位，即，它在沖壓過程中可靠地實施它的功能并且接收，優(yōu)選完全接收溢出的過剩樹脂，這樣可以最大程度地防止污染沖壓工具，同樣諸如防止污染基本型材。特別是混合構(gòu)件的基本型材在確定的區(qū)域內(nèi)也能夠保持無樹脂狀態(tài)。這一點特別是對于后續(xù)的操作，諸如焊接過程來說是有益的。
優(yōu)選沖壓過程在一個沖壓工具中進行，其中該沖壓工具被加熱。通過將沖壓工具加溫，首先母體樹脂可以受到如此的影響，即，使它更加容易流動，其次纖維復合材料通過熱效應能完全硬化。通過這樣的方式，特別是所制造的混合構(gòu)件的強度得到提高。同時通過加快硬化反應縮短了制造工序的循環(huán)時間。所述目的的實物部分通過按照權(quán)利要求6中所述特征的護板得以實現(xiàn)。在從屬權(quán)利要求7至11中對本發(fā)明的護板的符合目的的設(shè)計特征進行了描述。本發(fā)明的護板具有一個吸收樹脂的吸收層。該吸收層由無紡布構(gòu)成，優(yōu)選由玻璃纖維無紡布構(gòu)成。優(yōu)選吸收層由微孔材料構(gòu)成，通過毛細力，樹脂可以被吸入該微孔材料中。由于吸收層的疏松的構(gòu)造，該吸收層構(gòu)成吸收樹脂的微小的毛細管。通過這種方法在加強元件與基本型材接合時溢出的樹脂被所述吸收層接收。特別優(yōu)選的是，護板為多層構(gòu)造并且具有至少一個吸收層，其中該吸收層被插入 兩個外皮之間。優(yōu)選至少一個外皮由非粘性的薄膜構(gòu)成。因此可以放棄在加強元件與沖壓工具的沖頭之間使用分離劑。特別優(yōu)選基本型材由金屬材料構(gòu)成,特別是由鋼材,優(yōu)選由高強度鋼材構(gòu)成。特別是預浸材料被用作加強元件，特別是由不同定向?qū)拥念A浸材料構(gòu)成的壓制層合物。在這種情況下預浸層可以具有平面的原始狀態(tài)并且通過壓合過程被壓入或者壓裝在金屬制的基本型材中。護板在尺寸方面與至少需遮蓋的加強元件相匹配。在這種情況下，護板覆蓋加強元件的外輪廓。沖壓工具的沖頭作用在基本型材上，原則上該基本型材的整個表面連同其上的加強元件也可以被護板覆蓋。
下文將參照示意性附圖示出的實施例闡述本發(fā)明。附圖中圖I為按照本發(fā)明制造的、B-柱形式的汽車用混合構(gòu)件；圖2至6為混合構(gòu)件在沖壓工具中的制造過程及其五個加工步驟的圖示。
具體實施例方式圖I示出的是按照本發(fā)明制造的、具有B-柱外形的汽車用混合構(gòu)件?；旌蠘?gòu)件I包括由鋼板構(gòu)成的、其長度的主要部分被構(gòu)造成薄殼形的基本型材2。該基本型材2通過由纖維復合材料構(gòu)成的加強元件3被局部加強。加強元件3在構(gòu)造形狀上與基本型材2的薄殼形相匹配并且在圖面中大約從該基本型材2的中間起向上延伸至該基本型材2的頂部區(qū)域。加強元件3由預浸纖維制的預浸料坯層構(gòu)成。在此涉及的是由長纖維和未淬火的熱固性塑料母體構(gòu)成的半成品?；拘筒?與加強元件3被相互熱壓合在一起。該過程在被加熱的沖壓工具4中實施。圖2不意性地不出一個開放的沖壓工具4,該沖壓工具基本上包括一個陰模5和一個上部沖頭(陽模)6。為了制造混合構(gòu)件1，預先提供由鋼板制成的基本型材2，并將其置入陰模5的定模裝置7中。這在圖3中可以看出。然后加強元件3被置入所述基本型材2中并且被定位(參見圖4)。如在圖5中可以看到的那樣，在加強元件3與沖壓工具4之間插入護板8。該護板8為多層構(gòu)造并且具有吸收樹脂的吸收層9，該吸收層的上側(cè)和下側(cè)被外皮10，11覆蓋。吸收層9由可吸收樹脂的材料構(gòu)成，特別是由微孔材料構(gòu)成，樹脂通過毛細力能夠被吸入該材料中。這樣的微孔吸收層9由無紡布構(gòu)成，特別是由具有吸收樹脂特性的玻璃纖維無紡布構(gòu)成。外皮10或11特別是一種薄膜，優(yōu)選是一種非粘性的薄膜。圖6示出的是沖壓過程。沖頭6落下并且被引入陰模5的定模裝置7中，為此沖壓工具4被閉合。在壓力作用和溫度作用下基本型材2與加強元件3相互接合在一起。
在沖壓過程中，加強元件側(cè)的外皮10被穿孔。在貼靠在加強元件3上的外皮10中產(chǎn)生小孔和裂紋。通過這些孔和裂紋低粘性的樹脂轉(zhuǎn)移到吸收層9內(nèi)并且通過毛細力被吸收到吸收層9中。通過這種方式，在沖壓過程中從加強元件3中溢出的過剩的樹脂可以被吸收并且既能避開基本型材2也能避開沖壓工具4，特別是能避開沖頭6的接觸區(qū)域或者壓力面。這樣可以最大程度地消除由樹脂引起的有害污染。沖壓過程結(jié)束后，將護板除去。在沖壓過程中，處于沖頭6的上部水平部段內(nèi)的護板被如此強地壓擠(壓縮)，使得此處不產(chǎn)生吸收效果。因此護板8的相應的邊緣區(qū)域12，13在沖壓過程中不透過樹脂地被封閉。因此產(chǎn)生一個密封，這樣樹脂不會溢出并且不會污染沖壓工具4或者基本型材2。對于工藝方法流程提議預先提供成帶狀的護板8。護板8可以從一備料儲存裝置上開卷展開，并被放置于在其上定位有加強元件3的基本型材2上。在沖壓過程結(jié)束，后護板8在另外一側(cè)重新被卷繞或者纏繞到一儲存單元上。附圖標記列表I混合構(gòu)件2基本型材3加強元件4沖壓工具5 陰模6 沖頭7定模裝置8 護板9吸收層10 外皮11 外皮12護板8的邊緣區(qū)域13護板8的邊緣區(qū)域
權(quán)利要求
1.用于制造混合構(gòu)件(I)、特別是汽車混合構(gòu)件的方法，其中優(yōu)選金屬制的基本型材(2)設(shè)有由纖維復合材料構(gòu)成的加強元件(3)，為此，所述基本型材(2)與所述加強元件(3)被拼合在一起并且在沖壓工具(4)中被相互壓合，其特征在于在所述加強元件(3)與所述沖壓工具(4)之間插入護板(8)，為此，將帶狀的護板(8)由備料儲存裝置拉出并放置于在其上定位有加強元件(3)的基本型材(2)上，然后實施沖壓過程，其中所述護板(8)包括吸收樹脂的吸收層(9)，由此，在沖壓過程中從加強元件(3)中溢出的樹脂被所述吸收層(9)接收，在沖壓過程結(jié)束后將護板(8)從混合構(gòu)件(I)除去并且優(yōu)選是卷繞到儲存單元上。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于使用一種多層的護板(8)。
3.如權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征在于在沖壓過程中所述護板(8)的加強元件側(cè)的外皮(10)被穿孔。
4.如權(quán)利要求I至3之任一項所述的方法，其特征在于在沖壓過程中所述護板(8)的邊緣區(qū)域(12，13)不透過樹脂地被封閉。
5.如權(quán)利要求I至4之任一項所述的方法，其特征在于壓合在加熱的沖壓工具(4)中實施。
6.在混合構(gòu)件(I)制造中使用的護板，該護板在沖壓過程中被定位在沖壓工具(4)和至少加強元件(3)之間，其特征在于所述護板(8)具有吸收樹脂的吸收層(9)，并且所述吸收層(9 )由無紡布構(gòu)成，優(yōu)選是由玻璃纖維無紡布構(gòu)成。
7.如權(quán)利要求6所述的護板，其特征在于該護板(8)是多層的。
8.如權(quán)利要求6或7所述的護板，其特征在于所述吸收層(9)是插在兩個外皮(10，11)之間。
9.如權(quán)利要求8所述的護板，其特征在于至少一個外皮(10，11)為薄膜，特別是非粘性的薄膜。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于制造混合構(gòu)件(1)的方法以及在制造中使用的護板(8)?；旌蠘?gòu)件(1)包括金屬制的基本型材(2)，該基本型材通過由纖維復合材料構(gòu)成的加強元件(3)被局部加強。為了使基本型材(2)與加強元件(3)接合，它們在沖壓工具(4)中被相互壓合。根據(jù)本發(fā)明，在沖壓過程中加強元件(3)由護板(8)覆蓋，其中該護板(8)包括吸收樹脂的吸收層(9)。在沖壓過程中從加強元件(3)中溢出的樹脂被吸收層(9)所接收并且因此避開沖壓工具(4)和混合構(gòu)件(1)的非浸潤區(qū)域。在沖壓過程結(jié)束后將護板(8)除去。
文檔編號B29C43/18GK102806621SQ201210142539
公開日2012年12月5日 申請日期2012年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月30日
發(fā)明者M·克萊納, S·威萊特, W·迪紐斯, O·布施西韋克, K·赫拉赫, B·沃勒茨, A·施泰因勒 申請人:本特勒爾汽車技術(shù)有限公司, 本特勒Sgl有限責任兩合公司