CN105479008A - 用于粘合于铸造金属的激光微调表面清洁 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于粘合于铸造金属的激光微调表面清洁方法。一种将第一构件联结至第二构件的方法。所述方法提供具有联结表面的第一构件。第二构件由金属材料模制，从而具有被构造和设置为被联结于联结表面的表面。第二构件的表面被激光微调以从第二构件的所述表面去除材料和去除由模制第二构件产生的副产物，从而限定第二构件的清洁、激光微调的表面。密封剂被提供在联结表面和该清洁的、激光微调的表面之间并与所述表面相接触。密封剂被允许固化以由此将第一构件联结于第二构件。

Description

用于粘合于铸造金属的激光微调表面清洁

技术领域

本发明涉及粘合第一构件于铸造金属第二构件，并且具体地涉及激光微调第二构件的表面以便去除模制副产物和确保清洁粘合。

背景技术

参考图1，在用于车辆的传统变速器控制模块中，通常使用密封剂16将塑料盖10联结于铸铝底板或外壳14的密封槽或表面12。经常有关于因密封剂对铝外壳的表面无粘性引起的泄漏进入外壳的报道。图1示出了相对于外壳16打开的盖。如图所示，虽然密封剂16粘合地联结于塑料盖10，但该密封剂16仍有从铝外壳14的密封表面12剥落的趋势。

分析表明铸铝的表面被脱模剂和/或模制过程中的热降解副产物污染。该污染物可以引起粘合损失。试验似乎进一步表明该污染物或与铸铝表面化学结合，或在具有超过600C的合金融化温度的铸造模制过程期间渗入铸铝的顶层。来自铸件供应方的通常的肥皂清洗，或甚至异丙醇（IPA）擦拭不能有效清除残余脱模剂。更多侵蚀性的表面处理方法被用于查看它们如何将污染物从铸铝槽的表面有效地清除。结果显示即使使用侵蚀性的溶剂（二氯甲烷10分钟＋己烷10分钟）的超声波清洗仍不是非常有效。此外，常规等离子或5×加强的等离子不能提供足够清洁的表面以产生粘合性粘合。

试验也示出粘合性联结于铝表面可以通过极低速度的等离子或通过表面砂磨来实现。但是，低速等离子方法（1mm/sec）过于缓慢并且对于大规模生产不可行。使用较高的速度被发现不有效。砂磨（或喷丸处理，或喷砂处理）表面将最终在砂或金属丸粒的表面上积聚污染物，这可能在使用该方法一段时间后交叉污染铝表面。

因此，需要通过激光微调来去除铸造金属表面的顶层，以清洁该表面并确保密封剂粘合于已清洁的表面。

发明内容

本发明的目的在于满足上文所述的需求。依照实施例的原理，该目的通过将第一构件联结于第二构件的方法来实现。该方法提供了具有联结表面的第一构件。第二构件由金属材料模制从而具有被构造和设置为联结于联结表面的表面。第二构件的所述表面是被激光微调的以从第二构件的表面去除材料和去除由模制第二构件产生的副产物，由此限定第二构件的清洁、激光微调的表面。密封剂被提供在联结表面和清洁、激光微调的表面之间，并且与联结表面和清洁、激光微调的表面接触。密封剂被允许固化，以由此将第一构件联结于第二构件。

本发明的其他目的、特征和特性，以及操作方法和结构的相关元件的功能、部件的组合和制造经济性，将通过结合附图考虑下文具体描述以及所附权利要求而变得更显而易见，以上全部构成本说明书的一部分。

附图说明

本发明将结合附图，从下文关于其优选实施例的详细描述中被更好的理解，其中相同的附图标记标注相同的部件，其中：

图1是传统变速器控制模块的一部分的视图，示出了密封剂从铸铝外壳表面剥落并且粘合于塑料盖；

图2是图1所示铸铝外壳的表面的局部放大图，在根据实施例采用激光微调操作局部处理该表面后示出；

图3是示出了根据实施例使用密封剂将塑料盖联结于铸铝外壳的激光微调的表面的横剖面视图；

图4是示出了铸铝外壳表面未经激光微调的试样的拉力与铸铝外壳表面经过激光微调的试样的拉力对比的表格。

具体实施方式

参考图2，根据实施例，由铸铝材料模制的构件14（例如外壳）的表面12的一部分在经过激光微调（消融）以去除表面12的顶层并因此为外壳14提供了清洁、激光微调的表面12’之后示出。激光15在大约100mm/sec、31Amp并在大约9000Hz的频率下被操作以获得表面12’。优选的频率范围是5000至50000Hz。激光微调的表面12’被提供在外壳14的外缘周围或任何与密封剂16（见图1）接触的位置。如图2和3所示，激光微调限定了具有交替的峰18和谷20的波形表面12’。在实施例中，峰18和谷20优选地实质上以均匀的方式被限定在表面12’上。峰宽PW优选地为20至200μm。谷宽VW优选地为20至200μm。总直线距离D优选地为40至400μum。峰至谷的高度H优选地为40至400μm。激光微调从表面12去除材料并因此去除脱模剂和/或热降解副产物21或由模制铸铝外壳14的过程产生的污染物。

图3示出了变速器控制模块的一部分的横剖面视图，总体上以22标出，该变速器控制模块具有塑料盖10形式的第一构件的联结表面23，使用密封剂16联结于铸铝外壳14形式的第二构件的表面12’。密封剂16优选地是铂固化硅胶粘合剂，例如DowCorning?3-6876，在140C下固化一小时。

尽管作为激光微调的表面12’的材料已被公开的铸铝材料需要为更好的粘合而被清洁，本文描述的激光微调可以应用于铸造或模制金属或金属合金的任何表面。如本文所使用的，“金属”包括金属合金。

参考图2和图3，将第一构件10联结于第二构件14的方法向第一构件10（例如盖）提供联结表面23。第二构件14（例如外壳）被提供从而由金属材料模制并且具有被构造和设置为联结于联结表面23的表面12。激光微调过程在第二构件14的表面12上实施，以从第二构件的表面去除材料和由模制第二构件产生的副产物，由此限定第二构件的清洁、激光微调的表面12’。密封剂16被提供在联结表面23和激光微调的表面12’之间并与所述联结表面23和激光微调的表面12’接触。密封剂16被允许或被引起固化，从而将第一构件10联结于第二构件14。

图4是示出了处理1的试样1-3的拉力的表格，处理1是铸铝外壳14的传统的、未清洁的（未激光微调的）表面12。处理1的平均拉力是4.8lbs。处理2示出试样1-3的拉力，其中铸铝外壳的表面12’根据本实施例经过激光微调且因此已清洁。由于表面12’是清洁的并因此没有模制副产物，处理2的平均拉力为大约92.7lbs.，与处理1相比有显著的提高。

用于限定清洁表面12’的激光微调（在约100mm/sec）是非常快速的并因此可以在大规模生产中使用。而且，由于不使用砂或丸粒来提供清洁表面12’，可以不存在交叉污染，并且也不需要如在喷丸处理过程中那样清洁丸粒。激光微调彻底地清洁联结表面以产生粘合性联结表面12’，而肥皂或溶剂清洗不能足够地清洁该表面。激光微调过程也易于实施，并且与替代的表面清洁方法相比更廉价。

尽管变速器控制模块22在本实施例中被公开，但所述清洁、激光微调的表面12’可以被提供在铸造金属表面需要被清洁并联结于另一构件的表面的任何装置中。

前述的优选实施例被示出和描述是出于阐明本发明的结构和功能原理以及阐明实施该优选实施例的方法的目的，并且在不背离这种原理的情况下进行改变。因此，本发明包括包含在所附权利要求的范围内的全部改型。

Claims (11)

1.一种将第一构件联结于第二构件的方法，所述方法包括以下步骤：

提供具有联结表面的第一构件，

提供由金属材料模制的第二构件，从而具有被构造和设置为联结于所述联结表面的表面，

激光微调第二构件的表面以从第二构件的表面去除材料并去除由模制第二构件产生的副产物，从而限定第二构件的清洁、激光微调的表面，

提供密封剂于所述联结表面和所述清洁、激光微调的表面之间并使所述密封剂与所述联结表面和所述清洁、激光微调的表面接触，以及

允许所述密封剂固化以由此将第一构件联结于第二构件。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一构件作为盖被提供，并且所述第二构件作为用于车辆的变速器控制模块的外壳被提供。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述盖由塑料材料构成，并且所述外壳是铸铝。

4.根据权利要求1所述的方法，其中激光微调的步骤在大约100mm/sec的微调速度下使用激光。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述激光微调的步骤在大约5000至50000Hz的频率下操作激光。

6.根据权利要求1所述的方法，其中去除副产物的所述激光微调的步骤从第二构件的表面去除至少脱模剂。

7.根据权利要求1所述的方法，其中去除副产物的所述激光微的调步骤从第二构件的表面去除热降解污染物。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述激光微调的步骤在所述清洁、激光微调的表面中限定多个交替的峰和谷。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述峰和谷实质上以均匀的方式被限定。

10.根据权利要求9所述的方法，其中每个峰宽是大约20至200μm，每个谷宽是大约20至200μm，并且从峰至谷的高度是大约20至200μm。

11.根据权利要求1所述的方法，其中所述密封剂作为铂固化硅胶粘合剂被提供。