[发明专利]用于生产机动车辆的结构部件的方法

说明书

技术领域

本公开涉及一种用于生产机动车辆的结构部件的方法，该结构部件特别是机动车辆车身部件，例如支撑件或车柱。

背景技术

本节中的陈述仅提供与本公开相关的背景信息，并且可以不构成现有技术。

一方面，机动车辆车体应当为机动车辆结构提供高的扭转刚度和稳定性。另一方面，为了例如能够降低车辆的燃料消耗，重量需要尽可能的小。一段时间以来，由纤维增强塑料(FRP)和金属制成的复合材料构成的结构部件因此成为关注的焦点。特别是在车辆结构中，高机械性能与低重量的结合通常导致这种FRP-金属复合材料组件优于常规的铝和钢部件。

形成为FRP-金属复合材料部件的结构部件及其相应的制备方法已经从例如WO 2014/111376A1、DE 10 2012 001 577A1、EP 2 033 849A1、CN 104197790A、EP 2 650 108A1和US 4 545 105中获知。这些基本上具有共同的特征，即金属主体用纤维增强塑料增强，或者纤维增强塑料用金属嵌入物增强。在这种情况下，纤维增强塑料可以通过加热而被硬化，其中塑料已经预先与金属体接合在一起，从而在塑料硬化后形成由金属体和纤维增强塑料构成的形状配合和整体单元。

为了进一步提供具有高强度的金属体，例如在可硬化的铝合金的情况下，通常已知的是使所述金属体进行热处理，例如时效硬化或烘烤硬化。

发明内容

本公开提供了一种用于生产机动车辆的结构部件的方法，特别是机动车辆车身部件，例如支撑件或车柱。在这方面，该方法减少了制造结构部件的步骤，并且生产出低重量的高强度结构部件。

应当指出，以下描述中单独说明的特征可以以任何期望的技术上有意义的方式彼此组合并且提供本公开的进一步变型。

根据本公开，一种用于制造机动车辆的结构部件的方法，该结构部件特别是诸如支撑件或车柱的机动车身部件，其具有由金属材料制成的主体，金属材料例如是铝、钢、镁、包含上述金属材料的合金等，该主体至少部分地设置有至少一个由纤维复合塑料或纤维增强塑料(FRP)制成的增强元件，所述方法至少包括以下步骤：

-提供主体；

-提供增强元件；

-将所述主体和所述增强元件接合在一起；和

-同时将主体和增强元件加热至一定温度并且持续一段时间，所述温度和所述时间被选择为足够高，以便使主体的金属材料和增强元件的纤维复合塑料都被硬化。

以这种方式，同时加热的步骤有利地涉及两个被组合并同时执行的方法步骤，即金属主体的硬化和纤维复合塑料的硬化。这同时增加了金属主体的强度和纤维复合塑料的强度，该纤维复合塑料在硬化之后还与主体形成形状配合和/或整体单元。因此，根据本公开的方法使得可以用很少的方法步骤制造低重量的高强度结构部件，其结果是可以降低结构部件的生产成本和生产持续时间。由于由增强元件带来的主体的增强，金属主体可以具有相对较小并因此更轻的壁厚。

根据本公开，金属主体的硬化应特别地被理解为时效硬化或烘烤硬化。两种方法通过加热来实现金属材料的强度的增加。时效硬化是基于精确分布形式的亚稳相沉淀，使得后者构成了位错运动的有效障碍，因此显着增加了金属材料的强度。在烘烤硬化过程中，金属材料的强度由于位错处碳原子的积聚而增加。作为示例，在提供有漆的情况下，烘烤硬化也可以与金属材料中的漆的烧制同时产生。将一种形式的金属材料加热至约200℃的温度以进行硬化。

玻璃、碳、芳族聚酰胺等的纤维是嵌入在纤维复合塑料中的一种形式。或者换句话说，将纤维嵌入基质(塑料/树脂)中以产生纤维增强复合材料。

根据本公开的一个变型，提供主体的步骤包括将主体成形为期望的形状。因此，金属主体在与增强元件接合在一起之前可以已经预先成形。

本公开内容的另一变型规定，提供增强元件的步骤包括用热固性聚合物基质预先浸渍增强纤维。基体围绕纤维，例如玻璃纤维、碳纤维、芳族聚酰胺纤维等，该纤维通过粘合力或内聚力结合到基体上。从而可以实现具有高比刚度和强度的低重量的增强元件，这些性能可以通过与金属主体的组装转移到待生产的结构部件上。

根据本公开的另一变型，接合在一起的步骤包括将主体和增强元件压在一起，使得在压在一起之后，增强元件的至少某些部分具有对应于主体的形状，结果可以进一步提高结构部件的强度性能。