CN101219501B - 修理粘合金属结构的方法 - Google Patents

Abstract

提供一种修理粘合金属结构的方法，所述方法使第一金属构件粘结到第二金属构件。该方法包括步骤：A)在第一金属构件和第二金属构件的至少一个中形成孔，其中所述孔构造成足够容纳棒；B)将所述棒插入到所述孔中；以及C)在所述棒上通足够强度的电流，以便在所述第一金属构件、第二金属构件和所述棒的界面处产生熔化，从而相对第二金属构件固定住第一金属构件。另一方面，方法可包括：D)将所述棒放置在所述孔附近；E)所述棒上通过足够强度的电流，以便在所述棒和粘合金属结构之间产生电弧放电，以及F)将所述棒插入到所述孔中，从而相对第二金属构件固定住第一金属构件。

Description

修理粘合金属结构的方法

技术领域

本发明涉及一种用于修理粘合金属结构的方法。

背景技术

现代汽车装配技术可能包括使用所谓的高性能粘合剂。这些粘合剂可用于粘结或粘附金属构件如车身镶板和车身底板的支撑结构。粘合剂的使用虽然从成本和机械性能立场上来看有利，但当修理损伤的车身镶板时可能产生问题。进行修理的设备可能没有与原件设备制造商可用的同类型粘合剂。因而，车身镶板和支撑结构之间的粘结可能比最初的粘结更不牢固。

例如，许多原件设备制造商使用的粘合剂需要烘培步骤，其中粘合剂经受预定量时间的高温以促进粘合剂的固化。修理设备可能采用在环境空气温度固化的粘合剂；因此，粘结强度可能大大低于原件设备制造商。因而，已经研制出各种各样的方法，以便在得不到原件设备制造商的粘合技术时，能在金属构件之间提供令人满意的粘结强度。

发明内容

提供一种修理具有第一金属构件粘结到第二金属构件的粘合金属结构的方法。方法包括步骤：A)在第一金属构件和第二金属构件的至少一个中形成孔，所述孔构造成足够容纳棒；B)将棒插入孔；以及C)棒上通过足够强度的电流，以便在第一金属构件、第二金属构件和棒的交界面处产生熔化，从而相对所述第二金属构件固定第一金属构件。

方法可进一步包括在将棒插入孔之前，在棒上覆盖铜焊材料，以致于当电流通过棒时，第一金属构件和第二金属构件铜焊至棒上。可通过本领域公知的方法如钻、冲压、穿孔(piercing)等形成孔。另外，孔可沿第一金属构件延伸并至少部分地沿第二金属构件延伸。更进一步，孔可能形成有通常的锥形，并且棒具有互补的通常的锥形。另一方面，棒可能为通常的圆柱形并可能具有在其上限定的肩部。

在本发明的可选实施例中，方法可包括步骤：A)在第一金属构件和第二金属构件的至少一个中形成孔，所述孔构造成足够容纳棒；B)将棒放置在孔附近；  C)棒上通过足够强度的电流，以致于在棒和粘合金属结构之间产生电弧放电，从而熔化至少部分的棒；以及D)将棒的至少被熔化部分插入孔，从而相对第二金属构件固定第一金属构件。

本发明的上述特征和优点以及其他特征和优点结合附图从下列用于实现发明的最佳实施例的详细描述中显而易见。

附图说明

图1a是粘合金属结构的示意性横截面图，该图示例说明粘结至第二金属构件的第一金属构件。

图1b是图1a的粘合金属结构的可选实施例的示意性横截面图，该图示例说明由约束层粘弹性层叠板构成的第一金属构件。

图2a是图1a的粘合金属结构的示意性横截面图，该图以图解的形式示例说明在粘合金属结构中形成孔以及将棒插入其中的步骤。

图2b是图1a的粘合金属结构的示意性横截面图，该图以图解的形式示例说明棒上通过足够强度的电流以便将棒结合至粘合金属结构的步骤。

图3a是图1a的粘合金属结构的示意性横截面图，该图以图解的形式示例说明在粘合金属结构中形成孔以及将棒插入其中的步骤。

图3b是图1a的粘合金属结构的示意性横截面图，该图以图解的形式示例说明图3a的棒上通电流以便将棒结合至粘合金属结构的步骤。

图4a是图1a的粘合金属结构的示意性横截面图，该图以图解的形式示例说明形成通常的锥形孔以及通常的锥形棒上通电流以使棒和粘合金属结构间产生电弧放电的步骤。

图4b是图1a的粘合金属结构的示意性横截面图，该图以图解的形式示例说明将图4a的棒插入孔以便将棒结合至粘合金属结构的步骤；以及

图5a是图2a的棒的示意性局部横截面图，棒上布置有螺栓；以及

图5b是图2a的棒的示意性横截面图，棒上布置有螺母。

具体实施方式

参照附图，在这些图中相同的附图标记对应相同或相似的部件。图1a示意性示出粘合金属结构10。粘合金属结构10包括第一金属构件12，其通过粘结层16粘结至第二金属构件14。第一金属构件12例如可以是汽车车身面板，而第二金属构件14例如可以是支撑构件的凸缘。第一和第二金属构件优选由钢制成。

参照图1b，其中示出图1a所示粘合金属结构10的一个可选实施例，该粘合金属结构用附图标记10A表示。粘合金属结构10A包括第一金属构件12A，其通过粘结层16粘结至第二金属构件14。第一金属构件12A由约束层粘弹性层叠板18构成。约束层粘弹性层叠板18分别包括第一金属层20和第二金属层22。粘弹性层叠板24布置在第一金属层20和第二金属层22之间，并且通常与它们共同延伸。本领域技术人员应当认识到，约束层粘弹性层叠板18可提供优良的消声和减震特性，因此在工业上被广泛应用。

可以预想，在粘合金属结构10和10A的使用寿命中的某些时刻，第一金属构件12、12A可能发生损伤，从而需要从第二金属构件14上拆除。如果出现这种情况，替代的粘结层16可能不像最初使用的一样粘性强；因此，可能需要采取另外的措施以便将第一金属构件12、12A牢固地固定至第二金属构件14上。实现此修理的方法在图2a至4b中以示例的形式概述。

现在参照图2a，其示出了其中形成有孔26的粘合金属结构10。孔26延伸穿过第一金属构件12，并且至少部分地延伸到第二金属构件14内。孔26可以通过钻孔、冲压、穿孔或本领域技术人员所公知的其他成孔方法来形成。孔26构造成足以容纳棒28。棒28优选由金属形成，并具有轴部30和头部32。当棒28的轴部30如箭头34所示地插入到孔26内时，头部32将紧靠在第一金属构件12上，从而限制了棒28在粘合金属结构10内的移动。

一旦棒28安装在粘合金属结构10内，就用电极36压住头部32，如图2b所示。为第二金属构件14提供接地点38，以便使电流流过棒28。供给棒28足够高或足够强的电流以产生热，并在由棒28A与第一金属构件12和第二金属构件14所形成的界面处形成局部熔化。此局部熔化构成焊缝40，从而将第一金属构件12和第二金属构件14固定或焊接至棒28上。另外，头部32被固定或焊接至第一金属构件12上，从而提供了抵抗第一金属构件12和第二金属构件14分离的附加措施。可以在棒28上涂覆铜焊材料，从而能够通过铜焊来将第一金属构件12和第二金属构件14固定至棒28上。所属领域技术人员能够认识到，头部32可以是包括圆环、正方形、矩形、十字形、椭圆形等的任何形状。另外，头部32可用作加强连接的目的。例如，如果头部32形成为大致椭圆，那么该椭圆的长轴可以定位成基本上垂直于粘合金属结构10的负载方向。

现在参照图3a和3b，其中示出了使第一金属构件12和第二金属构件14相对彼此固定的一种备选方法。图3a示出了图1a所示的粘合金属结构10，其具有基本上贯穿于其中的孔26A。孔26A构造成足以容纳棒28A，并有如上所述地可通过所属领域技术人员已知的任何方法形成。棒28A优选为金属，并形成为基本与粘合金属结构10的厚度相同，而且如箭头42所示地插入到孔26A内。

一旦棒28A安装在粘合金属结构10内，就用电极36压住头部32，如图3b所示。供给棒28A足够高或足够强的电流以产生热，并在由棒28A与第一金属构件12和第二金属构件14所形成的界面处形成局部熔化。此局部熔化形成了焊缝44，从而将第一金属构件12和第二金属构件14固定或焊接至棒28A上。可以在棒28A上涂覆铜焊材料，从而能够通过铜焊来固定第一金属构件12和第二金属构件14。

现在参照图4a和4b，其中示出了使第一金属构件12和第二金属构件14相对彼此固定的一种备选方法。图4a示出图1a所示的粘合金属结构10，其具有形成于第一金属构件12内的孔26B，其部分地伸入到第二金属构件14内。孔26B具有大致锥形的侧壁46，该侧壁构造成足以容纳棒28B，而该棒28B具有互补的大致锥形的侧壁48。如上所述，孔26B可通过所属领域技术人员已知的任何方法形成。

如图4a所示，紧邻于孔26B而放置棒28B，或者使它们之间有一距离。经由电极36提供足够强度的电流给棒28B，以便在棒28B与粘合金属结构10之间产生所需量的电弧放电，如虚线50所示。电弧放电在棒28B和粘合金属结构10中产生热量，从而出现局部熔化。然后使棒28B往里移动至接触粘结金属10，从而形成如图4b所示的焊缝52，以将第一金属构件12和第二金属构件14固定或焊接至棒28B上。可以在棒28B上涂覆铜焊材料，使得能够通过铜焊将棒28固定到第一金属构件12和第二金属构件14上。尽管如图4a所示的孔26B具有大致锥形的侧壁46，然而所属领域的技术人员应当认识到，为提供所需的电弧放电特性，可以设想出其他的用于孔26B和棒28B的几何图形。

虽然上文提出的连接方法说明了对图1a所示的粘合金属结构10的修理，然而应当注意到，所述方法与修理图1b所示的粘合金属结构10A等效。即，当第一金属构件12和第二金属构件14中之一或者二者由约束层粘弹性层叠板18构成时，例如图1b中所示的第一金属构件12，所述方法均可被有效地采用。所述方法是相对第二金属构件14固定住第一金属构件12、12A的有效方法，这是因为传给粘合金属结构10的热量是局部的且持续时间短；因此，因高度的热偏移而造成的损坏粘结层16的可能性大大减少。

棒28、28A和28B可由高强度(即高碳等效物)或低碳钢形成。当棒28、28A和28B由高强度钢形成，且随后焊接至由由低碳钢构成的第一金属构件12或12A以及第二金属构件14上时，最终所得到的焊接件的强度将增加。或者，当棒28、28A和28B由低碳钢形成时，由于碳的减少，最终得到的焊接件的强度将减小。这对为棒28、28A和28B提供能够从粘合金属结构10中“拔出”的失效方式来说是有利的。

图5a显示了棒28具有设置在其上的螺栓54。螺栓54可与棒28整体式形成，或者可安装到其上。图5b显示了其上设有螺母56的棒28。螺母56可与棒28整体式形成，或者可安装到其上。本领域技术人员应该认识到，螺栓54和螺母56可用作粘合金属结构10上的固定或附着点。另外，那些本领域技术人员应当认识到，螺栓54和螺母56可设置在螺栓28A和28B上，这仍属于本发明的保护范围内。

虽然已经详细地描述了实现本发明的最优实施例，但是熟悉本发明所属领域的人员应当认识到，在本发明所附权利要求的范围内可作出用于实践本发明的可选设计和实施例。

Claims (13)

1.一种修理粘合金属结构的方法，其中所述粘合金属结构具有粘结到第二金属构件上的第一金属构件，所述方法包括：

在第一金属构件和第二金属构件的至少一个中形成孔，其中所述孔构造成足以容纳棒或棒的至少一部分；

将所述棒插入到所述孔中，其中在所述棒上设置肩部，以便在插入过程中限制所述棒在所述孔内的移动；以及

在所述棒上通电流，其中所述电流具有足够的强度以在所述第一金属构件、第二金属构件和所述棒的界面处产生熔化，从而相对所述第二金属构件固定住所述第一金属构件。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在将所述棒插入到所述孔之前用铜焊材料涂覆所述棒，使得当所述电流通过所述棒时，所述第一金属构件和所述第二金属构件被铜焊至所述棒上。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括通过冲压、穿孔、钻孔中之一来形成所述孔。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述棒具有设置在其上的螺栓和螺母中之一。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述孔延伸穿过所述第一金属构件，并且至少部分地延伸穿过所述第二金属构件。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述孔形成为锥形，而所述棒具有互补的锥形。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述棒为圆柱形。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一和第二金属构件中的至少一个由约束层粘弹性层叠板构成。

9.一种修理粘合金属结构的方法，其中所述粘合金属结构具有粘结到第二金属构件上的第一金属构件，所述方法包括：

在所述第一金属构件和所述第二金属构件的至少一个中形成孔，其中所述孔构造成足以容纳棒或棒的至少一部分；

将所述棒放置在所述孔的附近，其中在所述棒上设置肩部，以便在插入过程中限制所述棒在所述孔内的移动；

在所述棒上通电流，其中所述电流具有足够的强度以便在所述棒和所述粘合金属结构之间产生电弧放电，从而熔化所述棒的至少一部分；以及

将所述棒的至少被熔化的部分插入到所述孔中，从而相对所述第二金属构件固定住所述第一金属构件。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括用铜焊材料涂覆所述棒，使得当所述电流通过所述棒时，所述第一金属构件和所述第二金属构件被铜焊至所述棒上。

11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述棒具有设置在其上的螺栓和螺母中之一。

12.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述孔形成为锥形，而所述棒具有互补的锥形。

13.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一和第二金属构件中的至少一个由约束层粘弹性层叠板构成。

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