BR112018015159B1

BR112018015159B1 - Método de produção para membro de compósito, e membro de compósito

Info

Publication number: BR112018015159B1
Application number: BR112018015159-9A
Authority: BR
Inventors: Yusuke KAJIHARA; Fuminobu KIMURA; Yuta Tamura; Naotake NAKURA; Eiji Yamaguchi; Norihito Shibuya
Original assignee: The University Of Tokyo; The Foundation For The Promotion Of Industrial Science
Priority date: 2016-02-17
Filing date: 2016-02-17
Publication date: 2022-03-08
Also published as: US11059207B2; MX2018009684A; WO2017141381A1; JP6826056B2; EP3366445A4; EP3366445A1; BR112018015159A2; EP3366445B1; CN108698272A; US20190054672A1; JPWO2017141381A1

Abstract

a presente invenção refere-se um método para produzir um membro de compósito formado pela ligação de um material base e um membro de resina. o método inclui: uma etapa de tratamento de superfície para formar asperezas de micro-ordem ou nano-ordem em uma superfície de um material base; e uma etapa de ligação para diretamente ligar, por moldagem por injeção, um membro de resina à superfície do material base que tem as asperezas formadas na etapa de tratamento de superfície. além disso, o membro de compósito inclui: um material base tendo asperezas de micro-ordem ou nano-ordem em uma superfície respectiva; e um membro de resina que está em contato direto com a superfície do material base.

Description

Campo técnico

[01] Um aspecto e modalidade da presente invenção se referem a um método para produzir um membro de compósito e um membro de compósito.

Antecedentes da técnica

[02] Um método para produzir um membro de compósito é divulgado no Documento Patente 1. Neste método, um membro de resina está diretamente ligado a um membro metálico por molde por inserção e, assim, um membro de moldagem de compósito no qual o membro metálico e o membro de resina são combinados é produzido. Uma superfície de ligação do membro metálico é rugosa por um tratamento físico ou um tratamento químico. Do mesmo modo, um método para produzir um membro de compósito é divulgado no Documento de Patente 2. Uma superfície de ligação de um membro metálico é rugosa por usi- nagem de feixe de laser. É mencionado nos Documentos de Patente 1 e 2 que a superfície de ligação do membro metálico é rugosa e, assim, uma força de ligação entre o membro metálico e o membro de resina é melhorado.

Lista de citação Documento Patente

[03] Documento Patente 1 Publicação de Patente Não Examinada Japonesa No. 2015-016682

[04] Documento Patente 2 Publicação de Patente Não Examinada Japonesa No. 2010-167475

Sumário da Invenção Problema Técnico

[05] Entretanto, Documentos de Patente 1 e 2 não divulgam que a influência cuja a forma da superfície de ligação do membro metálico tem na força de ligação. Neste campo técnico, um método para produzir um membro de compósito tendo uma excelente força de ligação e um membro de compósito tendo uma excelente força de ligação é desejado. Solução ao Problema

[06] Um método para produzir um membro de compósito de acordo com um aspecto da presente invenção é um método para produzir um membro de compósito formado pela ligação de um material base e um membro de resina, e inclui: uma etapa de tratamento de superfície para formar asperezas de micro-ordem ou nano-ordem em uma superfície do material base; e uma etapa de ligação para diretamente ligar, pela moldagem por injeção, um membro de resina à superfície do material base que tem as asperezas formadas na etapa de tratamento de superfície.

[07] Neste método, as asperezas de micro-ordem ou nano-ordem são formadas na superfície do material base que está diretamente ligado com o membro de resina. O membro de resina penetra as asperezas de micro-ordem ou nano-ordem, e é curado nas asperezas e, assim, um forte efeito âncora ocorre em comparação com as asperezas de mi- liordem. Por esta razão, este método pode produzir o membro de compósito tendo uma excelente força de ligação.

[08] Uma inclinação média aritmética da superfície do material base na qual as asperezas são formadas na etapa de tratamento de superfície pode ser 0,17 a 0,50. A inclinação média aritmética é para dividir uma curva de medição em intervalos regulares em uma direção transversal, encontrar um valor absoluto de uma curva (um ângulo) de uma extremidade de conexão de segmento e pontos iniciais da curva de medição em cada seção, e média do valor absolutos das seções. Além disso, uma inclinação de raiz quadrada média da superfície do material base na qual as asperezas são formadas na etapa de tratamento de superfície pode ser 0,27 a 0,60. A inclinação de raiz quadrada média é calculada por uma raiz quadrada média de uma inclinação em todos os pontos de uma região definida. A inclinação de raiz quadrada média é para dividir uma curva de medição em intervalos regulares em uma direção transversal, localizar uma média de um valor quadrado de uma curva (um ângulo) de uma extremidade de conexão de segmento e pontos iniciais da curva de medição em cada seção, e é raiz quadrada dos valores médios. Dessa forma, um parâmetro que incida como o quão íngreme a inclinação está em um espaço estreito e, assim, o membro de compósito tendo uma excelente força de ligação pode ser produzido.

[09] A etapa de tratamento de superfície pode ser uma etapa para formar as asperezas usando usinagem por jateamento. Neste caso, em comparação com outra técnica de tratamento de superfície para membros de ligação, uma estrutura de superfície de uma superfície de ligação pode ser quantitativamente controlada, e a usinagem da superfície pode ser realizada em um custo baixo ao longo do tempo.

[10] Uma pressão de injeção na usinagem por jateamento pode ser 0,5 a 2,0 MPa. Um tamanho de partícula de abrasivos de dinamita- ção na usinagem por jateamento pode ser 30 a 300 μm. Asperezas de micro-ordem ou nano-ordem ideais podem ser formadas na superfície do material base nas condições desta usinagem por jateamento.

[11] Um material do material base pode ser um metal, vidro, cerâmica, ou uma resina. As asperezas de micro-ordem ou nano-ordem são formadas na superfície do material base e, assim, o membro de compósito tendo uma excelente força de ligação pode ser produzido mesmo quando o material do material base é qualquer um dentre o metal, o vidro, a cerâmica, ou a resina.

[12] Um membro de compósito de acordo com outro aspecto da presente invenção inclui: um material base tendo asperezas de micro- ordem ou nano-ordem em uma superfície respectiva; e um membro de resina configurado para estar em contato direto com a superfície do material base.

[13] Neste membro de compósito, visto que o membro de resina está em contato direto com as asperezas de micro-ordem ou nano-or- dem da superfície do material base, um forte efeito âncora ocorre em comparação com as asperezas de miliordem. Por esta razão, este membro de compósito tem uma excelente força de ligação.

[14] Uma inclinação média aritmética da superfície do material base pode ser 0,17 a 0,50. Além disso, uma inclinação de raiz quadrada média da superfície do material base pode ser 0,27 a 0,60. Visto que as asperezas nas quais um parâmetro indicando o quão íngreme a inclinação está em um espaço estreito é controlado são formados, este membro de compósito tem uma excelente força de ligação.

[15] Um material do material base pode ser um metal, vidro, cerâmica, ou uma resina. Visto que as asperezas de micro-ordem ou nano-or- dem são formadas na superfície do material base, o membro de compósito tem uma excelente força de ligação mesmo quando o material do material base for qualquer um dentro do metal, do vidro, da cerâmica, ou da resina.

[16] Efeitos Vantajosos da Invenção

[17] Conforme descrito acima, de acordo com um aspecto e modalidade da presente invenção, um método para produzir um membro de compósito tendo uma excelente força de ligação e um membro de compósito tendo uma excelente força de ligação é fornecido.

Breve Descrição dos Desenhos

[18] A Figura 1 é uma vista em perspectiva ilustrando um membro de compósito de acordo com uma modalidade.

[19] A Figura 2 é uma vista transversal do membro de compósito tirada ao longo da linha II-II da Figura 1.

[20] A Figura 3 é um diagrama conceitual de um aparelho de usi- nagem por jateamento usado em um método para produzir um membro de compósito de acordo com uma modalidade.

[21] A Figura 4 é uma vista ilustrando a configuração do aparelho de usinagem por jateamento usado no método para produzir um membro de compósito de acordo com a modalidade.

[22] A Figura 5 é uma vista transversal de um bico de jato da Figura 4.

[23] A Figura 6 é uma vista superior de um molde metálico usado para moldagem por injeção.

[24] A Figura 7 é uma vista transversal do molde metálico tirada ao longo da linha VII-VII da Figura 6.

[25] A Figura 8 é um fluxograma do método para produzir um membro de compósito de acordo com a modalidade.

[26] A Figura 9 é um diagrama conceitual of usinagem por jatea- mento.

[27] A Figura 10 é uma vista ilustrando varredura da usinagem por jateamento.

[28] A Figura 11 é uma vista transversal esquemática de um aparelho para avaliar a tensão por cisalhamento.

Descrição das Modalidades

[29] A seguir, as modalidades serão descritas com referência aos desenhos. Na descrição seguinte, elementos idênticos ou equivalentes recebem sinais de referência idênticos e a sua descrição em duplicado será omitida. Uma “força de ligação” nas presentes modalidades será descrita como uma “resistência ao cisalhamento”.

Membro de compósito

[30] A Figura 1 é uma vista em perspectiva ilustrando um membro de compósito 1 de acordo com uma modalidade. Conforme ilustrado na Figura 1, o membro de compósito 1 é um membro no qual uma pluralidade de membros é integrada pela ligação. Por exemplo, o membro de compósito 1 é um membro formado pela ligação de um membro de resina a um membro diferente do membro de resina. O membro diferente do membro de resina é um membro formado de um material tendo uma propriedade como um coeficiente de expansão térmica, um coeficiente de transferência de calor, uma resistência, ou similar que seja diferente do membro de resina.

[31] O membro de compósito 1 inclui um material base 2 e um membro de resina 3. O material base 2 é um membro do tipo placa como um exemplo. O membro de resina 3 está em contato direto com uma superfície do material base 2. Na Figura 1, o membro de resina 3 está em contato direto com uma parte da superfície do material base 2 (uma superfície de contato 4 do material base 2), e tem uma estrutura articular. Um material do material base 2 é um metal, vidro, cerâmica, ou a resina. Um material do membro de resina 3 é uma resina como terefta- lato de polibutileno, sulfureto de polifenila, poliamida, um polímero de cristal líquido, polipropileno, acrilonitril butadieno estireno, ou semelhante.

[32] A Figura 2 é uma vista transversal do membro de compósito 1 tirado ao longo da linha II-II da Figura 1. Conforme ilustrado na Figura 2, o material base 2 tem asperezas 2b em uma parte (na superfície de contato 4) da superfície 2a respectiva. As asperezas 2b são asperezas de micro-ordem ou nano-ordem. Asperezas micro-ordem são asperezas que possuem uma diferença de altura menor do que 1 μm e menor que 1000 μm. Asperezas de nano-ordem são asperezas que possuem uma diferença de altura menor do que 1 nm e menor que 1000 nm. Como um exemplo mais específico, uma rugosidade média aritmética Ra, uma altura máxima Ry, e uma rugosidade média de dez pontos Rz, que são prescritos por JIS B 0601 (1994), em uma parte (na superfície de contato 4) da superfície 2a pode ser definido para 0,2 a 5,0 μm, 1,0 a 30,0 μm e 1,0 a 20,0 μm. Se a rugosidade média aritmética Ra, a altura máxima Ry, e a rugosidade média Rz de dez pontos estão dentro dos intervalos acima, as asperezas 2b exercem um efeito de ancoragem suficiente no membro de resina 3. Portanto, uma força de ligação entre o material base 2 e o membro de resina 3 é aumentado.

[33] Verifica-se que, quando se controla uma inclinação média aritmética RΔa prescrita por JIS B 0601 (1994), obtém-se uma maior força de adesão. Como exemplo específico, a inclinação média aritmética RΔa pode ser ajustada para 0,17 a 0,50. Como a inclinação média aritmética RΔa torna-se menor, a força de adesão torna-se menor. Quando a inclinação média aritmética RΔa é menor que 0,17, é difícil obter uma força de ligação prática. Como a inclinação média aritmética RΔa torna-se maior, há uma necessidade de controlar as condições de usinagem para formar as asperezas 2b em maior extensão. Por esse motivo, quando a inclinação média aritmética RΔa for maior que 0,50, a produtividade pode ser reduzida. Especialmente, quando estas asperezas 2b são formadas por usinagem de jateamento (a ser descrita abaixo), é difícil usinar as asperezas de modo que a inclinação média aritmética RΔa exceda 0,50.

[34] Ainda, observa-se que, quando uma inclinação de raiz quadrada média RΔq é controlada além da inclinação média aritmética RΔa, uma força de ligação mais alta é obtida. Como um exemplo específico, a inclinação de raiz quadrada média RΔq pode ser definida a 0,27 a 0,60. Como a inclinação de raiz quadrada média RΔq fica menor, a força de ligação se torna menor. Quando a inclinação de raiz quadrada média RΔq é menor do que 0,27, é difícil obter uma força de ligação prática. Como a inclinação de raiz quadrada média RΔq fica maior, há uma necessidade de controlar as condições de usinagem para formar as asperezas 2b a uma extensão maior. Por esta razão, quando a inclinação de raiz quadrada média RΔq é maior que 0,60, a produtividade pode ser reduzida. Especialmente, quando estas asperezas 2b são formadas por usinagem por jatea- mento (a ser descrita abaixo), é difícil usinar tais asperezas de modo que a inclinação de raiz quadrada média RΔq exceda 0,60.

[35] Em um estado no qual uma parte do membro de resina 3 penetra nas asperezas 2b, o membro de resina 3 é ligado ao material base 2. Esta estrutura é formada por moldagem por injeção usando um molde metálico 20 (a ser descrito abaixo).

[36] No membro de compósito 1, de acordo com a presente modalidade, visto que o membro de resina 3 está em contato direto com as asperezas de micro-ordem ou nano-ordem da superfície 2a do material base 2, um forte efeito âncora é produzido em comparação com o do material base tendo asperezas de miliordem. Por esta razão, este membro de compósito tem uma excelente força de ligação.

Método para produzir membro de compósito

[37] Um esboço de um aparelho usado para o método de produção do componente composto 1 será descrito. Primeiro, um aparelho que realiza usinagem de jateamento na superfície do material base 2 será descrito. Qualquer tipo de aparelho incluindo um aparelho de jacto de ar do tipo gravidade (tipo aspiração), um aparelho de jacto de ar de tipo de pressão direta (tipo pressurização), um aparelho de jacto centrífugo, ou semelhantes, podem ser usados para o aparelho de usinagem por jateamento. O método de acordo com a presente modalidade usa um chamado aparelho de jato de ar do tipo de pressão direta (tipo de pres- surização) como um exemplo. A Figura 3 é um diagrama conceitual de um aparelho de usinagem por jateamento 10 usado no método para produzir o membro de compósito 1. O aparelho de usinagem por jateamento 10 inclui uma câmara de processamento 11, um bico de jato 12, um tanque de armazenamento 13, uma câmara de pressurização 14, um alimentador de gás comprimido 15, e um coletor de poeira (não mostrado).

[38] O bico de jato 12 é alojado dentro da câmara de processamento 11, e usinagem por jateamento é realizada em uma peça de trabalho (aqui, o material base 2) na câmara de processamento 11. Abrasivos de dinamitação injetados pelo bico de jato 12 caem em uma porção inferior da câmara de processamento 11 junto com a poeira. Os abrasivos de di- namitação que caem são inseridos ao tanque de armazenamento 13, e a poeira é inserida ao coletor de poeira. A poeira armazenada no tanque de armazenamento 13 é inserida na câmara de pressurização 14, e a câmara de pressurização 14 é pressurizada pelo alimentador de gás comprimido 15. Os abrasivos de dinamitação armazenados na câmara de pressuriza- ção 14 são inseridos no bico de jato 12 junto com um gás comprimido. Dessa forma, a peça de trabalho é submetida à usinagem por jateamento enquanto circula os abrasivos de dinamitação.

[39] A Figura 4 é uma vista ilustrando uma configuração do aparelho de usinagem por jateamento 10 usado no método para produzir o membro de compósito 1 de acordo com a modalidade. O aparelho de usinagem por jateamento 10 ilustrado na Figura 4 é o aparelho de jate- amento do tipo pressão direta ilustrado na Figura 3. Na Figura 4, uma parede da câmara de processamento 11 é ilustrada com uma parte respectiva removida.

[40] Conforme ilustrado na Figura 4, o aparelho de usinagem por jateamento 10 inclui um tanque de armazenamento 13 e uma câmara de pressurização 14 para abrasivos de dinamitação que são conectados a um alimentador de gás comprimido 15 e são formados em uma estrutura vedada, um alimentador de quantidade fixa 16 que se comunica com o tanque de armazenamento 13 dentro da câmara de pressuriza- ção 14, um bico de jato 12 que se comunica com o alimentador de quantidade fixa 16 através de um tubo conector 17, uma mesa de usinagem 18 que é movida enquanto retém uma peça de trabalho abaixo do bico de jato 12, e um controlador 19.

[41] O controlador 19 controla os componentes do aparelho de usi- nagem por jateamento 10. O controlador 19 inclui uma tela e uma unidade de processamento como um exemplo. A unidade de processamento é um computador geral tendo uma CPU, um armazenamento, ou similares. O controlador 19 controla as taxas de alimentação do alimentador de gás comprimido 15 que alimenta um gás comprimido ao tanque de armazenamento 13 e à câmara de pressurização 14 com base em uma pressão de injeção definida e velocidade de injeção. O controlador 19 controla uma posição de injeção do bico de jato 12 com base em uma distância definida entre a peça de trabalho e o bico e as condições de varredura (uma velocidade, uma coluna de alimentação, uma frequência de varredura, ou similares) da peça de trabalho. Como um exemplo específico, o controlador 19 controla uma posição do bico de jato 12 usando uma velocidade de varredura (em uma direção X) e uma coluna de alimentação (em uma direção Y) que são definidas antes de um tratamento de usinagem por jate- amento. O controlador 19 move a mesa de usinagem 18 que segura a peça de trabalho e, assim, controla a posição do bico de jato 12.

[42] A Figura 5 é uma vista transversal do bico de jato 12 da Figura 4. O bico de jato 12 tem um retentor do tubo de injeção 120 que é uma parte do corpo. O retentor do tubo de injeção 120 é um membro tubular no qual um espaço através do qual os abrasivos de dinamitação e o gás comprimido passam é formado. Uma extremidade do retentor do tubo de injeção 120 é a porta de introdução de abrasivos de dinami- tação 123, e a outra extremidade do retentor do tubo de injeção 120 é a porta de descarga de abrasivos de dinamitação 122. Uma parte de aceleração de convergência cônica 121 na qual uma superfície da parede interna afunilada da porta do lado da porta de introdução de abrasivos de dinamitação 123 em direção à porta de descarga de abrasivos de dinamitação 122 é formada e que tem um ângulo inclinado é formada dentro do retentor do tubo de injeção 120. Um tubo de injeção cilíndrica 124 é fornecido no lado da porta de introdução de abrasivos de dinami- tação 123 do retentor do tubo de injeção 120 em uma forma de comuni-cação. A parte de aceleração de convergência 121 afunila do meio de uma parte cilíndrica do retentor do tubo de injeção 120 em direção ao tubo de injeção 124. Assim, os fluxos de gás comprimido 115 são formados.

[43] O tubo conector 17 do aparelho de usinagem por jateamento 10 é conectado à porta de introdução de abrasivos de dinamitação 123 do bico de jato 12. Assim, a passagem de abrasivos de dinamitação pela qual a tanque de armazenamento 13, o alimentador de quantidade fixa 16 dentro da câmara de pressurização 14, o tubo conector 17 e o bico de jato 12 são conectados, por sua vez, é formada.

[44] No aparelho de usinagem por jateamento 10 configurado dessa forma, o gás comprimido com uma taxa de alimentação controlada pelo controlador 19 é inserido do alimentador de gás comprimido 15 ao tanque de armazenamento 13 e à câmara de pressurização 14. Devido uma pressão de fluxo fixa, os abrasivos de dinamitação dentro do tanque de armazenamento 13 são quantificados pelo alimentador de quantidade fixa 16 dentro da câmara de pressurização 14, são inseridos ao bico de jato 12 através do tubo conector 17, e são injetados do tubo de injeção do bico de jato 12 a uma superfície de usinagem da peça de trabalho. Assim, uma certa quantidade de abrasivos de dinamitação é sempre injetada na superfície de usinagem da peça de trabalho. Uma posição de injeção do bico de jato 12 com relação à superfície de usi- nagem da peça de trabalho é controlada pelo controlador 19 e a peça de trabalho é submetida à usinagem por jateamento.

[45] Os abrasivos de dinamitação injetados e o pó cortado pela usinagem por jateamento são sugados pelo coletor de poeira (não mostrado). Um classificador (não mostrado) está disposto em uma passagem que leva da câmara de processamento 11 ao coletor de poeira e, assim, abrasivos de dinamitação reutilizáveis e pó fino diferentes dos abrasivos de dinamitação reutilizáveis (abrasivos de dinamitação tendo um tamanho não reutilizável ou o pó cortado gerado pela usinagem por jateamento) são separados. Os abrasivos de dinamitação reutilizáveis são acomodados no tanque de armazenamento 13, e são novamente inseridos ao bico de jato 12. TO pó fino é coletado pelo coletor de poeira.

[46] A seguir, a moldagem por injeção será descrita. O molde por inserção é aqui usado para a moldagem por injeção. No molde por inserção, uma inserção é montada em um molde metálico predeterminado e uma resina é injetada, deixada e tratada por um período predeterminado. Depois disso, tensão residual na resina é removida pelo tratamento térmico. A Figura 6 é uma vista superior do molde metálico usado para a moldagem por injeção. A Figura 7 é uma vista transversal do molde metálico tirado ao longo da linha VII-VII da Figura 6. Conforme ilustrado nas Figuras 6 e 7, o molde metálico 20 inclui um corpo principal do molde metálico 21 (um molde metálico superior 21a e um molde metálico inferior 21b). Um espaço 22 para montar a inserção (aqui, o material base 2) e um espaço 23 no qual a resina é injetada são fornecidos entre o molde metálico superior 21a e o molde metálico inferior 21b. Uma porta de injeção de resina é fornecida em uma superfície superior do molde metálico superior 21a. A porta de injeção de resina se comunica com o espaço 23 através de um espalhador 24, um executor 25 e um portão 26. Um sensor de pressão 27 e um sensor de temperatura 28 são fornecidos no espaço 23, e detectam uma pressão e temperatura do espaço 23. Parâmetros de uma máquina de moldagem (não mostrada) são ajustados com base nos resultados de detecção do sensor de pressão 27 e do sensor de temperatura 28, e uma moldagem é produzida. Os parâmetros incluem uma temperatura do molde metálico, uma temperatura da resina no momento do enchimento, uma pressão de enchimento, uma taxa de injeção, um período de retenção, uma pressão no período de retenção, uma temperatura do tratamento térmico, um tempo do tratamento ou similares. A moldagem moldada pelo molde metálico 20 tem uma estrutura de junção sobreposta na qual está ligada em uma área predeterminada.

[47] A seguir, uma sequência de fluxo do método para produzir o membro de compósito 1 será descrita. A Figura 8 é um fluxograma do método para produzir o membro de compósito 1 de acordo com a modalidade. Conforme ilustrado na Figura 8, primeiro, em uma etapa de preparação (S10), certa quantidade de abrasivos de dinamitação é enchida ao aparelho de usinagem por jateamento 10. Um tamanho de partícula dos abrasivos de dinamitação é, por exemplo, 30 a 300 μm. Conforme o tamanho de partícula fica menor, uma massa é reduzida e, assim, uma força de inércia é reduzida. Quando o tamanho de partícula é menor que 30 μm, é difícil formar as asperezas 2b tendo um formato desejado. Conforme o tamanho de partícula fica maior, a massa é aumentada e, assim, a força de inércia é aumentada. Por esta razão, os abrasivos de dinamitação são, assim, facilmente pulverizados por colisão com o material base 2. Como resultado, estes problemas ocorrem: (1) uma vez que a energia da colisão é dissipada exceto a formação das asperezas 2b, a eficiência de maquinagem é fraca, (2) o desgaste dos abrasivos de jateamento é severo e não é económico, ou semelhante. Estes problemas tornam-se evidentes quando o tamanho das partículas excede 300 μm.

[48] O controlador 19 do aparelho de usinagem por jateamento 10 adquire a usinagem por condições de jateamento como a etapa de preparação (S10). O controlador 19 adquire as condições de usinagem por jateamento com base na operação de um operador ou em uma informação armazenada no armazenamento. As condições da usinagem por jateamento incluem uma pressão de injeção, uma velocidade de injeção, uma distância entre a peça de trabalho e o bico de jato, condições de varredura (uma velocidade, uma coluna de alimentação, uma frequência de varredura, ou similares) da peça de trabalho, ou similares. A pressão de injeção é, por exemplo, 0,5 a 2,0 MPa. Conforme a pressão de injeção fica menor, a força de inércia é reduzida. Por esta razão, quando a pressão de injeção for menor que 0,5 MPa, é difícil formar as asperezas 2b tendo um formato desejado. Conforme a pressão de injeção fica mais alta, a força de inércia é aumentada. Por esta razão, os abrasivos de dinamitação são facilmente pulverizados pela colisão com o material base 2. Como resultado, estes problemas ocorrem: (1) uma vez que a energia da colisão é dissipada exceto a formação das asperezas 2b, a eficiência de usinagem é baixa, (2) o desgaste dos abrasivos de jateamento é severo e não é econômico, ou o gostar. Estes problemas tornam-se evidentes quando a pressão de injeção excede 2,0 MPa. Uma vez que o controlador 19 administra as condições de usinagem de explosão, tamanhos, profundidades e uma densidade das asperezas 2b da superfície 2a do material base 2 estão sujeitas a controle preciso de micro-ordem ou nano-ordem. As condições de usinagem por jateamento podem incluir condições que especifiquem uma região de destino usi- nagem por jateamento. Neste caso, um tratamento de superfície seletivo é possível.

[49] A seguir, o aparelho de usinagem por jateamento 10 realiza uma série de etapas como uma etapa de usinagem por jateamento (S12: uma etapa de tratamento de superfície). Primeiro, o material base 2 que é um alvo para a usinagem por jateamento é definida na mesa de usinagem 18 dentro da câmara de processamento 11. Depois, o controlador 19 aciona o coletor de poeira (não mostrado). O coletor de poeira reduz uma pressão na câmara de processamento 11 para trazer aproximadamente um estado de pressão negativa com base em um sinal de controle do controlador 19. Depois, o bico de jato 12 injeta oa abrasivos de dinamitação como um fluxo bifásico de sólido/gás a uma pressão de injeção que varia de 0,5 a 2,0 MPa com base em um sinal de controle do controlador 19. Subsequentemente, o controlador 19 aciona a mesa de usinagem 18 de modo que o material base 2 se mova em um fluxo de injeção do fluxo bifásico de sólido/gás (abaixo do bico de jato na Figura 4). A Figura 9 é um diagrama conceitual da usinagem por jatea- mento. Conforme ilustrado na Figura 9, os abrasivos de dinamitação são injetados do bico de jato 12 em direção a uma região parcial 2c da superfície 2a do material base 2. Aqui, o controlador 19 continua a acionar a mesa de usinagem 18 de modo que o fluxo de injeção remova um loco predefinido com relação ao material base 2. A Figura 10 é uma vista ilustrando varredura da usinagem por jateamento. Conforme ilustrado na Figura 10, o controlador 19 move a mesa de usinagem 18 ao longo de um loco L pelo qual a varredura é realizada em uma coluna de alimentação P. Assim, as asperezas de micro-ordem ou nano-ordem 2b desejadas são formadas na superfície do material base 2.

[50] A usinagem por jateamento é realizada em uma pressão de injeção que varia de 0,5 a 2,0 MPa usando abrasivos de dinamitação tendo um tamanho de partícula de 30 a 300 μm. As asperezas de micro- ordem ou nano-ordem 2b desejadas (por exemplo, as asperezas 2b nas quais a inclinação média aritmética RΔa e a inclinação de raiz quadrada média RΔq são controladas para ser 0,17 a 0,50 e 0,27 a 0,60) são formadas na superfície 2a do material base 2. Após a operação do aparelho de usinagem por jateamento 10 ser parado, o material base 2 é ejetado, e a usinagem por jateamento é concluída.

[51] A seguir, a máquina de moldagem (não mostrado) realiza a moldagem usando o molde metálico 20 previamente mencionado como uma etapa de ligação (S14). Primeiro, o molde metálico 20 é aberto, o material base 2 submetido à usinagem por jateamento é montado no espaço 22, e o molde metálico 20 é fechado. A máquina de moldagem injeta uma resina fundida, que tem uma temperatura de resina definida, da porta de injeção de resina à parte interna do molde metálico 20. A resina injetada é preenchida ao espaço 23 através do espalhador 24, do executor 25 e do portão 26. A máquina de moldagem controla uma pressão de enchimento e uma taxa de injeção da resina com base nos resultados de detecção do sensor de pressão 27. A máquina de moldagem controla uma temperatura do molde metálico de modo que tenha um valor definido com base nos resultados de detecção do sensor de temperatura 28. A máquina de moldagem controla uma pressão de modo que tenha um valor definido para um período de retenção definido com base nos resultados de detecção do sensor de pressão 27. Depois disso, a máquina de moldagem realiza o tratamento térmico com base em uma temperatura e tempo definidos do tratamento térmico. Depois disso, a máquina de moldagem abre o molde metálico 20 e ejeta o membro de compósito 1 no qual o material base 2 e o membro de resina 3 são integrados. Quando a etapa de ligação (S14) é terminada, o fluxograma ilustrado na Figura 8 é terminado.

[52] Conforme descrito acima, no método de acordo com a presente modalidade, as asperezas de micro-ordem ou nano-ordem 2b são formadas na superfície 2a do material base 2 que é diretamente ligada ao membro de resina 3. O membro de resina 3 penetra as asperezas de micro-ordem ou nano-ordem 2b, e é tratado nas asperezas 2b, e uma forte efeito âncora ocorre em comparação com as asperezas de milior- dem. Por esta razão, o método de acordo com a presente modalidade pode produzir o membro de compósito 1 tendo uma excelente força de ligação.

[53] As asperezas de micro-ordem ou nano-ordem 2b são formadas na superfície 2a do material base 2 pela usinagem por jateamento. Assim, em comparação com as outras técnicas de tratamento da superfície para membros de ligação, a estrutura de superfície da superfície de ligação pode ser quantitativamente controlada, e a usinagem da superfície pode ser realizada em custo baixo ao longo do tempo.

[54] Por exemplo, como são conhecidas outras técnicas de tratamento de superfície, são conhecidos tratamentos de tipo de ataque químico e tipo de usinagem a laser. O tipo de gravação química deste é uma técnica na qual uma forma fina é formada na superfície do membro de metal por ataque químico, e a moldagem de inserção é realizada, de modo que o membro de metal e o membro de resina são ligados. Uma vez que esta técnica é um processo úmido, embora um tempo de tratamento seja curto porque um processo em lote é possível, o descarte de resíduos líquidos é necessário. Além disso, nesta técnica, o controle quantitativo da forma fina é difícil. O seu tipo de usinagem a laser é uma técnica na qual uma forma fina é formada na superfície do membro de metal por usinagem a laser, e a moldagem de inserção é executada, de modo que o membro de metal e o membro de resina são ligados. Esta técnica é um processo a seco, e existe a preocupação de que o custo de uma fonte de luz laser possa ser alto e que um tempo de tratamento possa ser longo, apesar do controle quantitativo da forma fina ser possível. Em comparação com estas técnicas, a técnica de tratamento de superfície baseada na usinagem de jateamento permite o controle quan-titativo da estrutura superficial da superfície de colagem e a realização de baixo custo e um curto período de tempo.

[55] Embora a presente modalidade tenha sido descrita acima, a presente invenção não se limita à modalidade acima, e além da presente modalidade pode naturalmente ser modificada de várias maneiras e ser implementada sem se afastar da essência da mesma. Modificações do material base e do membro de resina

[56] Os membros em forma de placa são exemplificados como o material base 2 e o membro de resina 3 de acordo com a modalidade acima. No entanto, o membro em forma de placa não está limitado a uma forma e pode adotar todas as formas que podem estar em contato umas com as outras. O membro de resina 3 de acordo com a modalidade acima está em contato com uma parte da superfície do material base 2, mas pode estar em contato com toda a superfície do material base 2.

Modificação da moldagem por injeção

[57] A moldagem por injeção não está limitada ao molde por inserção, e pode ser uma moldagem externa.

Exemplos Material base 2

[58] O material base 2 usou os seguintes materiais.

[59] Material base A: placa de alumínio (padrões industriais japoneses (JIS) A 5052)

[60] Material base B: placa de poli-imida

Etapa de usinagem por jateamento

[61] A superfície do material base 2 foi submetida à usinagem por jateamento usando o aparelho de usinagem por jateamento 10 descrito na modalidade cima. Os abrasivos de dinamitação usaram uma mistura de abrasivos de dinamitação composta por óxido de alumínio e abrasivos de dinamitação compostos por vidro. Um tamanho de partícula dos abrasivos de dinamitação foi de 40 a 250 μm. Uma densidade da área de jateamento (Cobertura) que é uma relação de uma área total ocupada por entalhes dos abrasivos de dinamitação causados pela usina- gem por jateamento em uma área total de uma região usinada foi definida a 50% a 100%, e a usinagem por jateamento foi realizada por selecionar adequadamente o tamanho de partícula dos abrasivos de dinamita- ção de uma faixa de 40 a 250 μm e a pressão de injeção de uma faixa de 0,5 a 2,0 MPa. As asperezas 2b nas quais Ra, Ry, Rz, RΔa, e RΔq foram controladas foram formadas na superfície do material base 2.

Etapa de ligação

[62] O membro de resina 3 foi ligado ao material de base 2 usando o molde de metal 20 descrito na modalidade acima. Um material do membro de resina 3 utilizou uma resina de polibutileno tereftalato (PBT: Toray Industries, Inc., 1101G-X54). Durante o enchimento, a temperatura do molde de metal foi ajustada para 140 ° C, a temperatura da resina foi ajustada para 270°C, a pressão de enchim ento foi ajustada para 60 MPa e a taxa de injeção foi ajustada para 64,2 cm3/s. Durante a retenção, uma pressão de retenção foi ajustada para 40 MPa e um tempo de retenção foi definido para 8s. Durante o tratamento térmico, a temperatura de tratamento térmico foi ajustada para 130°C e o tempo de tratamento térmico foram ajustados para 2 h.

Avaliação da resistência de ligação

[63] Uma resistência de cisalhamento (tensão por cisalhamento) do membro de compósito 1 feita nas condições acima foi avaliada. Um aparelho de avaliação usou um aparelho de avaliação usou um aparelho de avaliação tendo uma configuração na qual o desvio gerado no membro de compósito 1 durante a medição foi inibido para ser capaz de medir mais precisamente uma resistência de cisalhamento com base na ISO 4587 (1995).

[64] A Figura 11 é uma vista transversal esquemática de um aparelho de avaliação 30 de resistência de cisalhamento. Conforme ilustrado na Figura 11, o aparelho de avaliação 30 inclui uma base 31, um mordente do material base 32 que agarra o material base 2, e um mordente do membro de resina 33 que agarra o membro de resina 3. O mordente do material base 32 e o mordente do membro de resina 33 estão dispostos na base 31 voltados entre si.

[65] O mordente do material base 32 agarra o material base 2 entre uma superfície de aderência 32a e um membro de pressão 32b. Uma parte inferior do mordente do material base 32 é fixada nas partes de fixação 31a da base 31. O mordente do membro de resina 33 agarra o membro de resina 3 entre uma superfície de aderência 33a e um membro de pressão 33b. O mordente do membro de resina 33 tem rodas 33c em uma parte inferior respectiva e é móvel com relação ao mordente do material base 32 em uma direção distal. O mordente do membro de resina 33 é conectado a uma rosca esférica 34a de um motor 34 fornecido para a base 31 e o movimento com relação ao mordente do material base 32 na direção distal é controlado. O motor 34 é acionado e, assim, uma força de tensão é aplicada entre o material base 2 e o membro de resina 3. A força de tensão é detectada por uma célula de carga 35 fornecida entre a base 31 e o mordente do material base 32.

[66] Em comparação com a superfície de aderência 32a do mordente do material base 32, a superfície de aderência 33a do mordente do membro de resina 33 é elevado por uma espessura do material base 2. Assim, um eixo de aplicação da força de tensão e uma superfície de ligação entre o material base 2 e o membro de resina 3 são consistentes e, assim, a força de cisalhamento pode ser aplicada à superfície de ligação. Um tamanho da superfície de aderência 32a do mordente do material base 32 é maior que o material base 2. Todo o material base 2 é suportado pela superfície de aderência 32a. Assim, a geração do desvio é inibida e o estado no qual o eixo de aplicação da força de tensão e da superfície de ligação são consistentes pode ser mantido. Os resul-tados medidos são mostrados na Tabela 1.

[67] O Exemplo 1 foi um exemplo no qual Ra, Ry, e Rz foram controlados para estarem em uma faixa de 0,2 a 5,0 μm, uma faixa de 1,0 a 30,0 μm, e uma faixa de 1,0 a 20,0 μm usando o material base A, e uma tensão por cisalhamento foi 6,4 MPa. Foi sugerido que a tensão por cisalhamento caísse levemente abaixo da tensão por cisalhamento prática (estimada ser 7MPa), mas os parâmetros das asperezas 2b foram mais precisamente controlados e, assim, a tensão por cisalhamento prática poderia ser obtida.

[68] Os Exemplos 2 a 23 foram exemplos em que Ra e Rq foram controlados como sendo uma faixa de 0,17 a 0,50 e um intervalo de 0,20 a 0,60 usando o material base A. Confirmou-se que todos os exemplos excederam fortemente a tensão de cisalhamento prática e a resina foi excelentemente ligada.

[69] O Exemplo 24 foi um exemplo no qual RΔa e RΔq foram con-trolados para estarem em uma faixa de 0,17 a 0,50 e uma faixa de 0,20 a 0,60 usando o material base B, um exemplo de um caso no qual um material diferente de um metal foi usado como o material base. Confirmou-se que todos os exemplos excederam a tensão por cisalhamento prática e a resina foi excelentemente ligada mesmo quando o material base era o material diferente do metal.

[70] Aplicabilidade Industrial

[71] Observa-se que o membro de compósito tendo uma excelente força de ligação pode ser produzido pela formação das asperezas de micro-ordem ou nano-ordem na superfície do material base. Estas asperezas também podem ser formadas pela usinagem por jateamento. A tecnologia de ligação usando a usinagem por jateamento satisfaz de forma exclusiva os três requisitos mais importantes (controle quantitativo da estrutura da superfície, um tempo de tratamento e custos de tratamento, um processo seco) necessários para o tipo de tratamento de superfície. Como a usinagem por explosão pode facilmente formar essas asperezas, é vantajosa do ponto de vista de um ambiente e de uma economia. Por esta razão, pode-se esperar muito que a tecnologia de ligação usando a usinagem por jateamento desenvolva muito a tecnologia de ligação direta para estimular o desenvolvimento da indústria. Lista dos Sinais de Referência

[72] 1... Membro de compósito, 2. Material base, 3... Membro de resina, 10...Aparelho de usinagem por jateamento, 11...Câmara de pro-cessamento, 12.Bico de jato, 13.Tanque de armazenamento, 14.Câmara de pressurização, 15.Alimentador de gás comprimido, 16.Alimentador de quantidade fixa, 17.Tubo conector, 18.Mesa de usinagem, 19.Controlador, 20.Molde metálico, 21.Corpo principal do molde metálico

Claims

1. Método para produzir um membro de compósito (1) formado pela ligação de um material base (2) e um membro de resina (10), que compreende: uma etapa de tratamento de superfície para formar asperezas de micro-ordem ou nano-ordem em uma superfície do material base; e uma etapa de ligação para diretamente ligar, por moldagem por injeção, um membro de resina à superfície do material base que tem as asperezas formadas na etapa de tratamento de superfície, caracterizado pelo fato de que uma inclinação média aritmética prescrita por JIS B 0601 (1994) da superfície do material base que tem asperezas formadas na etapa de tratamento de superfície é 0,17 a 0,50.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma inclinação de raiz quadrada média da superfície do material base que tem as asperezas formadas na etapa de tratamento de superfície é 0,27 a 0,60.

3. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado pelo fato de que a etapa de tratamento de superfície é uma etapa para formar as asperezas usando usinagem por jatea- mento.

4. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que uma pressão de injeção na usinagem por jateamento é 0,5 a 2,0 MPa.

5. Método, de acordo com a qualquer uma das reivindicações 3 a 4, caracterizado pelo fato de que um tamanho de partícula de abrasivos de dinamitação na usinagem por jateamento é 30 a 300 μm.

6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que um material do material base é um metal, vidro, cerâmica ou uma resina.

7. Membro de compósito (1), caracterizado pelo fato de que compreende: um material base (2) tendo asperezas de micro-ordem ou nano-ordem em uma superfície respectiva; e um membro de resina (10) configurado para estar em contato direto com a superfície do material base, em que uma inclinação média aritmética prescrita por JIS B 0601 (1994) da superfície do material base é 0,17 a 0,50.

8. Membro de compósito, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que uma inclinação de raiz quadrada média da superfície do material base é 0,27 a 0,60.

9. Membro de compósito, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 8, caracterizado pelo fato de que um material do material base é um metal, vidro, cerâmica, ou uma resina.