[发明专利]将物体结合在一起

说明书

一种将第二物体(2)结合到第一物体(1)的方法，所述方法包括以下步骤：‑提供所述第一物体(1)，所述第一物体(1)包括固态的热塑性可液化材料；‑提供所述第二物体(2)，所述第二物体(2)包括具有带底切(5)的接合结构(4,5)的表面部分，由此所述第二物体(2)能够与所述第一物体(1)进行形状配合连接；‑通过工具(7)将所述第二物体(2)按压所述第一物体(1)，所述工具与所述第二物体(2)的耦合输入结构(6)物理接触，此时机械振动被耦合到所述工具(7)中，‑继续按压和将振动耦合到工具(7)中的步骤，直到第一物体(1)的热塑性材料的流动部分液化并且流入第二物体(2)的接合结构，‑使第一物体(1)的热塑性材料再凝固，以通过液化和再凝固的流动部分互相渗透接合结构(4,5)产生在第一物体(1)与第二物体(2)之间的形状配合连接。

技术领域

本发明涉及机械工程和构造领域，尤其是机械构造如汽车工程、飞行器构造、造船、机器构造、玩具构造等。

背景技术

在汽车、航空和其它行业，倾向于抛弃钢结构而使用轻质材料如铝或镁金属片或聚合物，如碳纤维增强聚合物或玻璃纤维增强聚合物或没有加强材料的聚合物，例如聚酯、聚碳酸酯等。

这些新材料在结合这些材料的元件、特别是在将平坦物体结合到另一个物体方面引起了新的挑战。

为了应对这些挑战，汽车、航空和其它行业已经开始大量使用粘合剂结合。粘合剂结合可以轻而坚固，但是存在不能长期控制可靠性的缺点，因为几乎不可能在没有完全破坏该结合的情况下检测到例如由于脆化的粘合剂而导致的弱化的粘合剂结合，。

FR1519111教导了一种通过向热塑性体施加高频振动来移位热塑性物质并使其在固定元件的内腔中流动以将螺钉或类似的固定元件紧固到热塑性体的方法。US5,271,785、FR2,112,523、US3,184,353、US3,654,688和GB1,180,383教导了将金属体固定到热塑性体上，即通过使金属体和热塑性体接触并使金属体受到机械振动，直到热塑性体的热塑性材料液化，金属体基本上完全包裹在热塑性体中，并且热塑性材料流动进入金属体的凹部中。所有这些方法仅适用于将金属部件锚固在深的热塑性物体中，并且所需的能量输入和对待连接的部件的相应影响是相当大的。

US2010/0079910教导了制造具有塑料壳体部件和金属壳体部件的电子装置，其中塑料壳体部件通过超声波结合附接到金属壳体部件。US2010/0079910所教导的概念的应用是受限的。

现有技术方法的其它概念包括将热塑性本体成形为包括凸缘状突出部，紧固元件(如螺母)被按压到该凸缘状突出部中。然而，这个概念具有更复杂的缺点，因为成形塑料部件可能具有简单的例如具有凸缘的片状形式，取决于应用这需要具有精确限定的定位，这可能会大大增加制造成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种将两个物体结合在一起的方法，该方法克服现有技术方法的缺点，并且特别适用于将第二物体结合到聚合物基材料的第一物体上。另一个目的是提供用于实施该方法的设备。

根据本发明的一个方面，一种将第二物体结合到第一物体的方法，所述方法包括以下步骤：

-提供第一物体，该第一物体包括处于固态的热塑性可液化材料；

-提供第二物体，该第二物体包括具有带底切的接合结构的表面部分，和/或其中第二物体，如下文所述地表面部分能够变形以包括带底切的这种接合结构，由此第二物体能够与第一物体进行形状配合连接；

-通过工具将第二物体压靠到第一物体，该工具与第二物体的耦合输入结构物理接触，此时机械振动被耦合到该工具中，

-继续按压和将振动耦合到工具中的步骤，直到第一物体的热塑性材料的流动部分液化并且流入第二物体的接合结构，

-使第一物体的热塑性材料再凝固，以通过液化和再凝固的流动部分与接合结构相互渗透的流动部分产生第一与第二物体之间的形状配合连接。