CN107530982A - 将物体结合在一起 - Google Patents

Abstract

公开一种将连接器(4，5)机械连接至第一物体(1，2)的方法。该方法包括提供具有开口的第一物体(1，2)，提供第一连接器元件(4)、第二连接器元件(5)和固态的热塑性材料(8)，将第一连接器元件(4)和第二连接器元件(5)相对于开口放置，使能量作用于热塑性材料(8)直到其至少一流动部分变为可流动且相对于第一连接器元件(4)和第二连接器元件(8)流动，直到其与第一连接器元件(4)和第二连接器元件(5)均直接(紧密)接触，使热塑性材料(8)重新固化(如通过将热塑性材料(8)冷却至室温)，由此，重新固化的热塑性材料(8)将第一连接器元件(4)和第二连接器元件(5)彼此相对锁定以产生包括第一连接器元件(4)、第二连接器元件(5)和热塑性材料(8)的连接器组件，连接器组件由此通过热塑性材料(8)、或通过第一连接器元件(4)和第二连接器元件(5)的锁定、或通过二者被锚固在开口中。

Description

将物体结合在一起

技术领域

本发明涉及机械工程和制造领域，尤其是机械制造，例如汽车工程、飞行器制造、造船、机器制造、玩具制造等。

背景技术

在汽车、航空及其它行业中，倾向于弃用钢结构而使用轻质材料如铝或镁金属片或压铸件，或碳纤维加强聚合物进行代替。

这些新材料在结合这些材料的元件特别是将稍平物体(如面板或木板)结合在一起或将稍平物体结合至另一个物体的方面引起了新的挑战。

如果要连接不同材料的物体则尤其会出现困难，比如包括钢、铝镁合金或纤维增强聚合物的组中的两种材料。使用金属铆钉的常规铆接首先具有以下缺点，这些材料中某些的电化学电势可以明显相差对应于几伏特的差值，以至于将会产生大量的电化学腐蚀。涉及纤维增强聚合物的平坦物体的连接还具有另外的缺点：这些材料的面外杨氏模量很低，并且由铆钉头部和铆钉脚部之间的物体的压缩所引起的摩擦力对连接的机械稳定没有实质性贡献。在本文中，一般来说，铆钉进入变形过程在端部的展宽称为“头部”，而在另一远端端部的展宽称为“脚部”。在文献中，铆钉的两个端部通常都称为‘头部’。

此外，金属铆钉具有需要被过压以补偿发生在变形力关断之后的塑料“回弹”变形的问题。

已经提出在金属铆钉上使用漆以使连接器电绝缘。然而，随着时间流逝，漆可能变脆，尤其是因为振动而长时间受到机械磨损，或者它会溶解。

为了热塑性物体之间的连接，还提出通过超声波变形使铆钉杆成形为其中一个待连接物体的一部分并且在相对于另一个物体定位之后形成铆钉头。然而，这种连接受限于结合的热塑性材料并且不适于解决上述问题。

为了解决这些问题，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。

发明内容

本发明的目的是提供一种将连接器机械连接至第一物体的方法，该方法克服现有技术方法的缺点。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，一种将连接器机械连接至第一物体的方法包括：

提供第一物体，该第一物体具有开口；

提供第一连接器元件、第二连接器元件和固态的热塑性材料；

将第一连接器元件和第二连接器元件相对于开口放置；

使能量作用在热塑性材料上，直到其至少一流动部分变得可流动且相对于第一连接器元件和第二连接器元件流动，直到其与第一连接器元件和第二连接器元件均直接(紧密)接触；

使热塑性材料重新固化(例如通过使热塑性材料冷却至室温)；

由此，重新固化的热塑性材料将第一连接器元件和第二连接器元件相对彼此锁定以产生包括第一连接器元件、第二连接器元件和热塑性材料的连接器组件；和

由此，该连接器组件通过锁定第一连接器元件和第二连接器元件、或通过热塑性材料、或通过二者被锚固在开口中。

根据本发明的方法可以基于这样的概念：相比于例如铆钉的预制连接器，原位(在相对于开口放置后)连接第一连接器元件和第二连接器元件可增加功能性。这可用于：

-强度(例如在这个过程之后所产生的连接器可以包括预制头部和预制脚部，如下文更详细的进一步的解释)。这样的预制头部或脚部可以具有足够大的强度，使得它们不会被这样无论如何无法毁坏整个物体的力所变形。如果联接结构(比如用于连接其它元件的螺纹)被适当地布置，连接器的锚固可例如承受几乎任意大小的拉力或其它力。

-连结不同的材料，包括在正常情况下配对会导致大量腐蚀的材料。

-增加其它功能性，比如阻尼或绝缘，或对扭矩进行稳定。

-通过材料流动的热膨胀适应性：它可以是包括第一物体和连接器(和可能的任何其它的第二物体(参见下文))的组件，其随后使用在本文中所描述的方法以经受由温度变化产生的过程-例如发生在高温浴中的电沉积过程。同样地，在使用组件期间，还可存在温度变化。在这种情况下，由于不同的热膨胀系数，可以产生很大的力/变形。由于热塑性材料能够变形，尤其是如果它在其玻璃化转变温度以上，这样不同的热膨胀可以通过材料的变形得到补偿。因此，在实施例中，选择热塑性材料使得它具有低于这样的过程中温度(例如通常用于工业制造过程中的阴极电沉积的180℃)的玻璃化转变温度，但液化温度高于这个过程温度。

为此，可实现以下概念性构思中的一个或组合。

-第一连接器元件和第二连接器元件以适合不同形状和/或尺寸的方式连接。例如，第一连接器元件可以包括内部段，第二连接器元件可以包括在开口内的至少一个轴向深度包围该内部段的外部段(尤其是为管部)，其中该内部段和外部段的横截面形状不同。热塑性材料可填充该内部段和外部段之间的空间，从而将各部段彼此锁定并补偿不同的形状/尺寸。在一个例子中，内部段和外部段之一可以具有大致圆形横截面，而另一个具有多边形横截面。由于这种方法，还可以补偿制造公差。

同样地，该方法还可以补偿开口和连接器元件之间的不同形状和/或尺寸和/或制造公差。

更一般地来说，第一连接器元件和第二连接器元件在开口中的至少一个轴向深度上彼此空间地重叠，该空间(它在开口的内部)被热塑性材料填充以锁定连接器元件相对于彼此的重叠部分(部段)。重叠的深度基本上、尤其是开口的轴向延伸的至少30％或至少50％或70％；它可以基本上对应于开口的整个轴向延伸。

热塑性材料可以是电和/或热绝缘体，并且可布置成使连接器元件彼此隔离(例如其中热塑性材料防止它们之间的任何直接接触)。

同样地，另外或作为替代，热塑性材料可以布置为用于将连接器元件与它们被锚固其中的一个物体或多个物体隔离。在此，为此可以用这样的方式来实施该过程，即连接器的热塑性材料不仅液化以相对于彼此锁定连接器元件，而且还涂覆所述(多个)周壁而与它/它们进行紧密接触，并且还填充第一物体和/或第二物体的可能的不平整/结构或第一物体和第二物体之间的间隙。这样，形成了保护连接免受腐蚀或其它影响的密封。然而为了一些应用，没有必要在该步骤中涂覆壁的全部区域，为了使这个密封能够实现其功能，通常需要至少沿着整个周长来涂覆周壁。

在实施例中，在使能量作用在热塑性材料上直到其至少一流动部分变得可流动的步骤中，该步骤可以包括使流动部分流入第一连接器元件和第二连接器元件的结构中，从而重新固化的热塑性材料将第一连接器元件和第二连接器元件以形状配合方式相对于彼此锁定。

该结构可以使得形状配合是相对于轴向运动(平行于开口的轴线的运动)的形状配合。

这种结构是宏观结构(不同于光滑表面的微观结构)。它们可以包括至少一个凹口或突起，比如至少一个槽或脊，尤其是多个例如周向槽和/或脊或在倾斜方向上延伸的槽和/或脊。其它形式的槽/脊、凹陷或凸起、宏观开口孔隙等或它们的任意组合都是可能的。

热塑性材料可作为热塑性元件或通过多种热塑性元件存在。(多个)元件最初可以是分开的，或它(或它们中的至少一个)可以被固定至第一连接器元件和/或第二连接器元件。

热塑性材料例如可以包括销元件和/或管元件。

在热塑性材料属于多于一个热塑性元件的情况下，不同热塑性元件可以是相同材料、可以是能够彼此焊接的不同的热塑性材料、或者可以是不能彼此焊接的不同的热塑性材料。除了后一种情况，当可流动的材料部分流入彼此所形成的在热塑性元件之间的焊接可以有助于锁定。

在一组实施例中，该方法包括将处于流动状态的粘合剂相对于第一物体和连接器元件放置和使粘合剂硬化的附加步骤，当它是：

·在第一物体和至少一个连接器元件之间，

·在连接器元件之间，

·和/或在第二物体(参见下文；如果适用)和至少一个连接器元件之间。

粘合剂可以是树脂，即可流动(一般是粘稠液体)且能够通过产生在树脂分子之间和/或树脂分子和其它物质之间的共价键而永久硬化的物质。例如，这种树脂可以是组合物，其包括单体或多个单体或能够通过固化不可逆地变成聚合物网络的处于流动状态的预聚体。

使粘合剂硬化的步骤可以包括使这样的树脂被固化，尤其是通过被耦合至布置中以使能量(例如机械振动能)施加到热塑性材料上的作用。这种能量的吸收可使局部加热以加速固化过程或根据作用能量的类型以及粘合剂的组成，直接引发固化过程。

在将连接器元件相对于开口放置之前，所述粘合剂例如可以是通过注射装置被分配到第一物体/第二物体和/或至少一个连接器元件上。在一个例子中，粘合剂可以围绕开口嘴部地分配到第一物体和/或第二(如果适用)物体上。

另外或作为替代，粘合剂可以被设置成粘合剂装置的形式，例如具有在这个过程中能够破裂的膜的缓冲垫，该膜包裹着粘合剂。通过这种方法，如果需要，可能容易地将粘合剂在开口中相对深地定位。

粘合剂的作用是其可以在硬化之后有助于构造的总体机械稳定性和/或它可有助于密封作用。还可能使用协同作用，例如通过在流动状态下的粘合剂和热塑性材料之间的加速的化学反应或导入能量。

第一连接器元件和第二连接器元件是不可液化的材料。在本文中，“不可液化”意味着在该方法过程中存在的条件下不可液化，即根本不液化或仅在比热塑性材料高很多的温度下液化。尤其是，第一连接器元件、第二连接器元件或二者都是金属，比如铝或铝合金或钢。

或者，第一连接器元件和/或第二连接器元件可以是陶瓷、非热塑性聚合物(具有或没有增强)、或具有比热塑性材料(再次具有或没有增强)的液化温度高很多(例如至少50℃)的热塑性聚合物。

在实施例中，另外或作为将连接器元件相对于彼此锁定的可能的形状配合连接的替代，该液化的和重新固化的热塑性材料相对于物体以形状配合方式锚固连接元件。例如，可以使一部分热塑性材料沿着开口的嘴部向外流动以在重新固化之后类似于铆钉防止轴向运动。另外或替代地，开口的内圆周面可包括比如凹口、孔隙、波纹、螺纹等能够使形状配合连接成为可能的结构。另外或作为另一个替代，如果除了第一物体还存在第二物体，连接器锚固在第一物体和第二物体的对准的开口中，热塑性材料可能流入第一物体和第二物体之间的间隙中。

补充地或替代地，可以使用有助于锚固连接器的焊接。在一个例子中，热塑性箔可存在于第一物体和第二物体之间，该箔被焊接至热塑性材料。

第一连接器元件和第二连接器元件均可以包括在放置步骤中使其进入开口中、还可能是穿过开口的部分。

第一物体中的开口可以是通口，锚固在开口中的连接器组件穿过开口的整个长度(对应物体的整个厚度)。尤其是，至少在热塑性材料已经重新固化之后，连接器组件可以具有横向宽度超过物体两侧(即头部和脚部)开口的宽度的部分。

在一组实施例中，不仅将连接器机械地连接至第一物体还连接至第二物体。在此，至少第一物体的所述开口是通口，第二物体也包括开口，并且第一物体和第二物体相对准。在这组实施例中，尤其是至少一个连接器元件尤其是两个连接器元件中的每一个的一部分在放置步骤中可以被放置成使其进入或穿过两个开口，因此物体之间的剪切面被第一连接器元件和第二连接器元件两者横贯。

在这组实施例中，第二物体中的开口也可以是通口，而锚固在开口中的连接器组件穿过已对准的第一开口和第二开口(对应第一物体和第二物体以及它们之间的任何其它元件的累积厚度)的整个长度。尤其是，还在这些实施例中，至少在热塑性材料已经重新固化后，连接器组件可以具有横向宽度超过物体两侧(即头部和脚部)开口的嘴部宽度的部分。

在这组实施例中，连接器可以尤其用作机械地将第一物体和第二物体彼此固定。在此，它可以具有铆钉的功能。然而相比于现有技术的纯金属铆钉，根据本发明的该方法具有显著的优点。由于“凝固”(导致重新固化)流动热塑性材料的方法，连接器在松弛状态下以其形状适应(多个)物体而没有任何复位力。

这与金属铆钉相反，金属铆钉的弹性部分出现变形，并且一旦变形力停止，变形部(铆钉部)将趋向略微移动远离被它按压的物体(弹簧回复效应)。在金属铆钉与金属物体的连接中，通过将变形的铆钉部过压至其连接的金属中来解决这一问题，导致了在铆钉和/或片材中进一步的连接和相当大的残余应力。然而，这不适用于例如非金属物体。由于根据本发明在此讨论的实施例的方法，该问题得到了解决，并且物体和连接器之间的紧密连接与物体的材料性能无关。连接器的金属主体的任何复位力仅可以在连接器内作用并且对连接没有任何影响。

此外，由于在融化阶段实现了变形，因此所施加的力与现有技术的金属铆钉相比小很多。这减小了内部应力并可能进行好得多的过程控制，除其它原因以外，是因为可以使用比现有技术方法少的坚硬工具。

在实施例中(这适合于锚固在一个物体中和锚固在两个物体中的两种实施例)，其中一个连接器元件可以包括头部，和/或另一个连接器元件可以包括脚部。然后在将第一连接器元件和第二连接器元件相对于开口放置的步骤中，具有头部的其中一个连接器元件从近端侧被引入，而该另一个连接器元件从远端侧被引入。

在连接器至少在重新固化之后包括头部和/或脚部的实施例中，以下是可适用的：将头部和脚部成形为使连接器保持在其相对于第一物体和第二物体(如果适用)的位置。尤其是，它们固定连接器防止沿轴向方向脱离，脚部通过抵靠第二物体面向远侧的表面固定连接器防止其朝近端方向移动，而头部通过抵靠第一物体面向近侧的表面部分固定连接器来防止其朝远端方向移动。

为此，头部和/或脚部的横向尺寸(沿垂直于开口轴线的方向的尺寸)可以至少在一个方向上大于开口的嘴部的相应尺寸。尤其是，横截面区域可以更大，或者头部/脚部可以具有星形形状。

如果将连接器锚固在两个物体中，由于这种布置，连接器实现了铆钉功能。通过一个或多个以下机制，它可将第一物体和第二物体固定在一起：

-在头部和脚部之间的、横穿物体之间的剪切面的部分阻止物体的剪切运动。

-头部和脚部使第一物体和第二物体彼此抵靠。

-根据所选的材料，由头部和脚部实现的固定可以处于一定应力下，以使第一物体和第二物体的过盈配合，以引起进一步阻止剪切运动的结果。

-在实施例中，第一开口和第二开口以及轴部可具有非圆的横截面。于是连接器也不旋转运动。

在第一物体(如果连接器仅被锚固在第一物体中)或在第二物体中(如果连接器被锚固在第一物体和第二物体中)的开口无需是贯通开口，而也可以是盲孔。尤其是，它可以是具有底切的盲孔，在该过程之后在其中具有脚部。

然而在本文中所描述的实施例中的连接器元件大多形成头部和脚部，它也可能仅具有其中之一，例如仅有脚部(尤其是如果期望主要是朝近端方向的拉力)或仅有头部(尤其是如果期望作用在连接器元件上的载荷主要朝远端方向)。

在实施例中，第二连接器元件包括外管部，其中在放置步骤中，将第二连接器元件相对于第一连接器元件放置以便外管部包围第一连接器元件的部段。第一连接器元件的该部段可以例如是轴部或内管部。

在实施例中，在放置第一连接器元件和第二连接器元件的步骤中，包括热塑性材料的元件即热塑性管元件可以被放置在外管部和第一连接器元件的被包围的部段之间。然后，在使能量作用的步骤中，使热塑性元件至少部分变得可流动直至其轴向延伸被减小，并且热塑性材料与外管部的至少内表面和被包围的部段的外表面紧密接触。

另外或作为替代，如果被包围的部段是内管部，内管部可以开有窗孔并且可以设有远端止挡面。于是，使能量作用的步骤可以包括在使能量作用到热塑性元件上时，将包括热塑性材料的热塑性元件压靠至远端止挡面，直至热塑性元件的至少一部分已经变得可流动，并且通过窗孔被压在内管部和外管部之间的空间和/或压入外管部的窗孔内。在此，热塑性元件可以例如是热塑性销。

另外或作为外管部和被包围的部段之间的热塑性管元件和/或被压入内管部的热塑性元件的替代，该设置还可以包括包围外管部并且被放置在外管部和开口的周壁之间的空间中的热塑性外管元件。热塑性管元件的至少一部分还可在该过程期间变得可流动。

在其中热塑性材料以多于一个元件(比如待按压至内管部的可以是管状的热塑性元件和/或在外管部和第一连接器和/或外管元件的被包围的部段之间的热塑性管元件)的形式设置的实施例中，热塑性元件可以是能够彼此焊接的相同材料或不同的热塑性材料。在使能量作用的步骤期间或紧随其后，来自不同元件中的热塑性材料的部分可在相遇点彼此流入并在重新固化之后形成焊接。

或者，元件可以是不能被焊接的热塑性材料。

如果使用不同的热塑性材料，它们可被选成具有不同性能。例如，在实施例中，“内部”聚合物部分(来自内管元件或被引入内部窗孔管部的热塑性元件)可以是强度足够大并且具有至少0.5GPa的弹性模量的材料，以便为连接器元件的锁定提供足够大的强度。“外部”聚合物部分，尤其是来自外聚合物管元件的部分，相比之下其可选择成具有优化的流动性能、阻尼性能和/或密封性能。尤其是，在此它们可以是弹性的，反之亦然。

在实施例中，该设置是这样的：在使热塑性材料重新固化的步骤之后，热塑性材料(和/或，如果适用，对应实施例中的粘合剂)防止第一连接器元件和第二连接器元件之间的任何直接接触，和/或热塑性材料(和/或，如果适用，相应实施例中的粘合剂)防止第一和/或第二连接器元件和一个物体或多个物体之间的任何接触。

在其中连接器被锚固在第一物体和第二物体中的实施例中，对于第一物体和第二物体，可保持以下一个或多个条件：

-第一物体和第二物体是不同材料；

-第一物体和第二物体中的至少一个包括纤维增强复合材料。

在所有类别和实施例组中，除了用于形状配合连接的结构和/或窗孔，开口和连接器元件可以是绕轴线旋转对称的，。或者，连接器和/或主体(如果适用)和/或开口或其中一个开口可具有偏离旋转对称的形状。由此，除了阻止剪切运动和轴向相对运动之外，该连接还可阻止旋转的相对运动。

通常，在使热塑性材料液化的步骤中，液化可以达到使液化材料失去液化之前具有的任何形状记忆的程度，即超出仅仅增塑的程度。

向热塑性材料作用的能量可以包括机械能，比如机械振动能。尤其是，该能量可以是从超声波发生器被直接或间接地耦合入包括热塑性材料的元件的机械振动能，该超声波发生器还可以将按压力(直接或间接地)耦合入热塑性材料。

另外或作为替代，该能量可以包括辐射能，比如由热塑性材料吸收的激光辐射能。不排除比如电阻或电感加热等的其它能量源。

如果能量是机械振动能，机械振动可以以“前部”构造从近端侧上的耦合输入面被耦合至连接器，推动抵靠耦合输入面的、耦合至振动源的超声波发生器的面向远端的表面。因此，该机械振动于是通过并主要由连接器本身传送。

在另一个“后部”构造中，用于将振动施加至连接器的热塑性材料的超声波发生器受拉力作用。为此，超声波发生器将包括经过或穿过热塑性连接器材料的轴，其具有与热塑性连接器材料的面向远端的远端耦合输入面相接触的面向近端的远端耦合输出面。这种超声波发生器在施加振动的步骤之后可被移走或可选地作为连接器的(非热塑性)部分。例如，第一连接器元件或第二连接器元件可用作超声波发生器。

在另一个实施例中，如果开口是贯通开口或第一开口和第二开口都是贯通开口，可分别从两侧例如同时地施加机械振动。

本发明还涉及包括第一连接器元件和第二连接器元件的连接器装置，第一连接器元件和第二连接器元件最初是相对于彼此可移动的。第二连接器元件包括外管部，第一连接器元件包括被包围的部段，被包围的部段被成形为插入外管部以被外管部所包围。该装置进一步包括热塑性材料，其能够相对于第一连接器元件和第二连接器元件被放置并且能够使能量作用被液化直至流动部分变得可流动并且相对于第一连接器元件和第二连接器元件流动直至其与第一连接器元件和第二连接器元件(在一些实施例中特别是与外管部和被包围的部段)都直接接触以在重新固化之后通过形状配合连接将外管部和被包围的部段相对于彼此锁定。为此，外管部和被包围的部段可以包括相应的结构，比如窗孔和/或凹口和/或突起的形式。

外管部和被包围的部段的相应结构可至少部分地彼此面对，即例如凹口/突起可包括外管部的内壁表面的凹口/突起和被包围的部段的外表面的凹口/突起。除窗孔之外，限定的结构面向各自的其它部分；可选地，如果外管部和被包围的部段均开有窗孔，相对应的孔可选地彼此对准。

热塑性材料可作为一个热塑性元件或多个热塑性元件存在。

在实施例中，装置可包括涉及该方法的本文中所描述的特征的任何组合。

在其中以自动化方式实施该方法的实施例中，振动可以例如通过由机械臂引导的振动生成工具来施加。另外或作为替代，在两侧施加振动的工具可以被布置成夹钳式布置。

装置还可以包括用于将连接器自动放入对准的开口中的机构。例如，机械臂或其它持有振动源的工具可以设有用于连接器的自动进给器。例如，该进给器可以包括用于连接器的料斗和用于陆续将连接器进给至布置位置的分隔和进给单元。

因此，本发明还涉及一种装置，其具有机构且构造成以自动化方式实施权利要求所限定的方法。

适于根据本发明各方面的方法和装置的机械振动或振荡优选具有在2kHz至200kHz之间的频率(甚至更优选在10kHz至100kHz之间，在15kHz至30kHz之间用于远端或远端附近的液化，仅在15kHz至70kHz之间用于在近端(头部成形)的液化)以及在每平方毫米活性表面的0.2W至20W的振动能。这种振动例如是由例如在超声波焊接中已知的超声波装置产生。该振动元件(工具，例如超声波发生器)例如设计成其接触面主要在元件的轴线方向上振荡(纵向振动)，并且具有在1μm至100μm之间的振幅，优选在10μm至30μm左右。旋转或径向振荡也是可能的。

由机械振动液化热塑性材料的事实带来的优点在于该过程可能非常快。试验已经显示出在上述条件下短至约1秒、甚至短至0.5秒的时间可能是足够的。

液化的开始可以进一步由从超声波焊接中已知的能量导引器形式的几何结构来控制。能量导引器(或能量聚集结构)可以具有肋状或山丘状或与热塑性材料或与热塑性材料接触的表面相似的形状。通常，能量导引器将成形为在界面处产生相对小的界面区域，在此处，在将振动能集中到这个小区域液化即将开始，如此在每单位区域的能量吸收将更高，从而导致更强的加热。一旦这些地方的温度高于玻璃化转变温度，将会存在增强的内部摩擦力，并且这将进一步促进能量吸收和液化。

其它可选地用于控制液化开始地点的参数是其初始温度。由于内部摩擦力仅在局部温度高于玻璃化转变温度时变高的事实，液化步骤(就像现有技术的超声波焊接)的效率仅在一些地方达到这个温度时才升高。在此之前，使材料局部高于玻璃化转变温度所需的能量吸收的效率相对较低。这个事实可以被用于施加进一步的控制。更特别地，该方法可选地包括步骤：

-通过局部直接或间接地加热使热塑性材料的一部分高于玻璃化转变温度，而热塑性材料的其它部分保持低于玻璃化转变温度。

在此，紧接在布置或此后(如果几何结构允许这样)的步骤之前，直接加热可以例如是通过在期望位置的直接辐射，比如激光辐射(如红外线或红色)而实现。

间接加热可以例如是通过加热连接器与其接触的物体的区域而实现，比如通过局部加热在开口周围的第二物体。

至少在施加该步骤之前或期间实施加热步骤。这意味着例如加热步骤还可以在施加步骤之前开始并且在施加振动时持续一段时间。

在本文中，表述“例如通过机械振动能能够变得可流动的热塑性材料”或简称“可液化的热塑性材料”或“可液化材料”或“热塑性塑料”被用于描述包括至少一个其材料在加热时变为液体(可流动的)的热塑性部件，特别是在通过摩擦加热时，即当布置在彼此接触并且相对于彼此振动地或旋转地移动的一对表面(接触面)中的一个表面时，其中振动频率具有此前所讨论的性能。在一些情况下，如果材料具有大于0.5GPa的弹性系数，尤其是如果没有使用非液化的主体，这是有利的。

对于连接器的热塑性材料，尤其可满足以下三个条件中的至少一个：

-玻璃化转变温度高于室温以便热塑性材料在室温时低于玻璃化转变温度。更一般地，玻璃化转变温度可以选择成高于预期使用温度。

-热塑性材料是高度结晶的。

-热塑性材料本身是纤维增强的。

这些的任何组合也是可能的。

热塑性材料在汽车和航空行业是众所周知的。为了根据本发明方法的目的，特别是可以使用因应用在这些行业而已知的热塑性材料。

材料的具体实施例是：聚醚酮(PEEK)、聚醚酰亚胺、聚酰胺例如聚酰胺12、聚酰胺11、聚酰胺6或聚酰胺66、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚甲醛或聚碳酸酯聚氨酯、聚碳酸酯或聚酯碳酸酯或丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯腈(ASA)、苯乙烯-丙烯腈、聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯或这些的共聚物或混合物。

除了热塑性聚合物之外，热塑性材料还可以包括合适的填料，例如增强纤维，比如玻璃和/或碳纤维。该纤维可以是短纤维。长纤维或连续的纤维尤其地可用于非流动部分。

纤维材料(如果存在的话)可以是任何已知的纤维增强材料，尤其是碳、玻璃、凯夫拉(Kevlar)芳纶纤维、陶瓷，例如多铝红柱石、碳化硅或氮化硅、高强度聚乙烯(大力玛)等。

其它不具有纤维形状的纤维也是可能的，例如粉末颗粒。

在本文中，术语“近端”和“远端”被用于指代方向和位置，即“近端”是操作者或机器施加机械振动的连接侧，而远端是相反侧。本文中连接器在近端侧上的加宽被称为“头部”，而在远端侧的加宽为“脚部”。

附图说明

在下文中，将参考附图描述实施本发明的方法和实施例。附图是原理图。在附图中，相同的附图标记表示相同或相似的元件。附图显示：

图1a和图1b分别是在过程开始和结束时本发明实施例的基本构造的竖向剖面图；

图2是凹部的形式；

图3是替代构造的竖向剖面图；

图4是另一构造的竖向剖面图；

图5是又一构造的竖向剖面图；

图6是第一连接器元件的内截面和第二连接器元件的外截面的不同横截面形状的示意图；

图7又是再一构造的竖向剖面图；

图8是具有粘合剂的构造例子的部分竖向剖面图；

图9和图10详示了具有流量限制部的连接器元件；

图11是从具有分布在开口的嘴部周围的粘合剂的第一物体的近端侧观察的视图；

图12和图13是具有粘合剂的构造的另一例子的部分竖向剖面图；

图14和图15是适于非圆形开口的横截面的示意图。

具体实施方式

图1a示出本发明实施例的基本设置。在所示的实施例中，除了第一物体1之外，连接器还被连接至第二物体2，从而以铆钉状方式使第一物体1和第二物体2彼此连接。

第一物体1和第二物体2均具有贯通开口，这些贯通开口彼此对准。

第一物体1和第二物体2可均例如是例如由金属或纤维增强复合物或泡沫碳纤维增强夹层材料制成的板材或片材。第二物体可以是与第一物体的材料组分相同或与第一物体的材料不同。

第一连接器元件4是金属比如铝或铝合金或钢。它是一件式且具有近端头部41和轴部42。

第二连接器元件5也是金属，例如与第一连接器元件相同的材料。第二连接器元件也是一件式。第二连接器元件具有远端脚部51和从远端脚部向近端方向突出的管部52。

组件进一步包括第一热塑性元件8和第二热塑性元件9。第一热塑性元件8和第二热塑性元件9均为管状。第一热塑性元件8的内径大于第一连接器元件的轴部42的外径，并且在如图1a所示的预组装情况下至少部分包围轴部。第一热塑性元件8的外径小于管部52的内径，并且在预组装的情况下，第一热塑性元件至少部分被管部52所包围。

第二热塑性元件9具有小于物体1、2的贯通开口的外径。它的内径大于管部52的外径并且包围该管部52。

在图1a中，为了说明的目的，管状热塑性元件和第一连接器、第二连接器及开口之间的空间被一定程度地放大示出。实际上，相比于热塑性元件的厚度尺寸，这样的空间可能很小，且还可能的是轴部的尺寸、热塑性元件的尺寸和管部的尺寸彼此适合以便它们彼此滑动地配合。

轴部42的外表面和管部52的内表面不是光滑的，而是设有宏观结构。特别是，轴部的圆周外表面设有轴部凹口46，管部的内表面设有内管部凹口56。各自的凹口46、56可以包括周向槽、在倾斜方向延伸的槽、其它形式比如图2所示形式的槽、凹陷、宏观开口孔隙度等或这些的任意组合。凹口的一种可能情况是在被重新固化的热塑性材料填充时，它们能以形状正配合的方式防止第一连接器元件和第二连接器元件的轴向相对运动。换句话说，凹口相对于轴向方向形成了底切。

除了内表面之外，在所示的实施例中，管部的外表面也设有凹口，即外管部凹口57。这些也可以相对于轴向方向地形成底切。

图1a所示的元件即连接器元件4、5以及热塑性元件8、9和物体1、2的贯通开口相对于绕轴向方向(轴线20)的旋转可以是基本上对称的。

然而，这不是必要条件。相反，可以根据需求来选择整体形状。例如，如果相对于物体的连接器的锚固和/或物体相对于彼此间的连接是为了抵抗扭转的相对力矩，那么整体形状可以偏离圆形对称。对于指定元件，可以是包括矩形、三角形、五边形、六边形等的任何形状，其中分别可以具有圆形边缘、叶形、星形、椭圆形等。

这与本文所描述的所有实施例相关：圆形对称是可选择的而非是必要条件。图14非常示意性地示出了内部(在此为轴部42)和外部(在此为管部52)的横截面几何形状(作为图1a实施例的例子)，该几何形状适用于具有槽孔形状的开口。连接器甚至可能适用于有角度的开口，例如用于固定如图15中示意性绘出的角连接件。

此前所描述的凹口也可以偏离圆形对称来布置，即使这些元件本身相对于绕轴线20的旋转基本上是圆形对称的。

超声波发生器6被用来朝向远端侧按压第一连接器元件4，而非振动支撑件7支撑第二连接器元件5。同时，机械振动从超声波发生器被耦合至第一连接器元件，其近端(图1a中的上部)端面用作机械振动的耦合输入面。结果，振动从第一连接器元件被耦合入热塑性元件。通过机械振动和压力的联合作用，热塑性材料的至少一部分开始液化并流入围绕它们的开放空间。

图1b以局部剖视图示出了热塑性材料流动且重新固化之后形成的组件。热塑性材料填充凹口46、56、57，从而使连接器元件4、5就相对的轴向运动而言彼此锁定。同样地，通过填充外管部凹口57，它可有助于在开口中锚固组件。在示出的构造中，将尺寸选定为使热塑性材料在第一连接器元件和第二连接器元件之间以及在连接器元件和物体1、2之间形成完全隔离。尤其是，热塑性材料分别在连接器元件的头部41和脚部51的表面部分和开口的嘴部周围的物体表面部分之间形成层91。它还在轴部42的远端端面和脚部51之间形成层81以及在管部82的远端和头部41之间形成层82。

第一热塑性元件8和第二热塑性元件9的材料可以是相同的。那么在它们各自的流动部分流向彼此的地方形成焊接。也有可能是这种情况，即使热塑性元件的热塑性材料不同，但是仍能够被焊接到一起。作为形成焊接的替代方案，热塑性材料还可在交界面处相遇，该交界面不需被精确限定。

在示出的构造中，连接器以铆钉状方式将第一物体和第二物体彼此连接，而没有传统金属铆钉连接器的缺点。特别地，由于热塑性材料将连接器元件与物体隔开的事实，所以不会出现腐蚀问题。

另外或作为将第一物体和第二物体彼此固定的替代方案，连接器也可用作将其它部件连接至物体。为此，第一连接器元件和/或第二连接器元件可以包括用于联接至其它部分的联接结构(图1a/1b中未示出)。

尤其如果与这样的其它部分的连接可能会受到相当大的拉力，连接器可设有用于吸收这样的拉力的机构而不对连接器元件之间的联接加负载。例如，在如图1a和1b其中之一的构造，如果第二连接器元件设有穿过脚部(由虚线框21示出的地方)的中心开口且第二连接器元件设有联接结构，从远端方向(例如，从所示方向的下方)作用的拉力可以直接耦合至第一连接器元件并通过头部41抵靠第一物体的近端面而被吸收，它们之间设有阻尼的热塑性层91。为此，轴部可选地被成形为长于示出的构造，并且甚至成形为在远端侧突出。合适的机构(比如在该过程期间不液化的塑料壳体)可用于防止液化材料通过中心开口排出。

合适的联接结构可以例如是螺纹或卡口配件结构。

另一种替代的设置如图3所示。通过以下特征，图3的构造区别于图1a和图1b示出的构造：

-连接器被连接到代替两个物体的、具有贯通开口的单个物体1。

-连接器组件不包括外部热塑性元件。相反地，允许连接器元件4、5与物体1直接接触。

-第一(内部)连接器元件4包括除了轴部42之外的(远端)脚部41，第二(外部)连接器元件5包括除了轴部52之外的头部51。

-第一连接器元件4的轴部42在近侧上突出高于物体的近侧表面。示出的实施例被示出为包括螺纹43。

-超声波发生器6是环状超声波发生器以将机械振动直接施加至热塑性元件8。

使用环状超声波发生器使得能够与第一连接器的轴42的轴向延伸无关地施加振动。除此之外，这些所述的特征彼此独立，替代实施例可以仅包括它们中的一些的任何组合。例如，本文描述或讨论的任何构造可被用于将所示的连接器连接至单个物体1或具有对准开口的两个物体1、2。图3的构造还可以包括第二、外部热塑性元件(为此，例如朝向该过程的末端)，环状超声波发生器可将振动直接耦合入第二连接器元件，随着第二热塑性元件被压缩在头部51和脚部41之间，等等。

代替使用环状超声波发生器，在图6示出的设置中，它将还可能将第一连接器元件4耦合至振动源并且当振动从远端(后部)侧被耦合至热塑性元件内时，使用第一连接器元件作为经受拉伸(拉动)力的超声波发生器。配对元件可被用于将需要的反作用力从近端侧施加在热塑性元件上。

图4的实施例是‘内-外’设置的第一个例子，其中至少一个连接器元件的管部包括窗孔，即多个孔，可流动的热塑性材料穿过它们流出并在重新固化之后将管部锁定至其它连接器元件和/或物体。在这些实施例中，热塑性材料被插入管部相应的内部空间并且在机械振动从超声波发生器6被直接地或可以间接地耦合至其中时，被压靠至远端端面。这具有液化至少部分热塑性材料并压迫它通过孔48、58的效果。在这些实施例中，(第一)热塑性元件8可选为如图4示出的销状。

在图4中，第一连接器元件和第二连接器元件均分别包括管部42、52。第二连接器元件的(外)管部52包围第一连接器元件的(内)管部42，并且每个管部均开有窗孔，即由多个孔48、58穿孔而成。如箭头所示，热塑性材料流入孔48、58而且流入管部42、52之间的空间和外管部52(第二连接器元件的管部)和物体1之间的空间。

第一连接器元件和第二连接器元件相对于彼此的锁定以及对物体的连接是由孔48、58中重新固化的热塑性材料导致的，而且可选地还由如前述实施例所讨论的相同机理所导致。为了后者，连接器元件包括如凹口46、56的相应的结构。

图5的实施例是‘内-外’设置的另一例子，其中至少一个连接器元件的管部包括窗孔，在该过程期间，可流动的热塑性材料穿过它流出以在重新固化之后锁定管部。

-相比于图4的实施例，第一连接器元件包括头部41。

-进一步地，该装置还包括第二、外部热塑性元件9，其是位于第二(外)连接器的管部52和物体1、2的开口内壁之间的管状元件。第二热塑性元件可选地可以具有轴向尺寸，其最初大于围绕开口的物体1、2的累积厚度。那么，将机械振动能耦合至组件的过程可以包括将第一热塑性元件8朝远端方向按压，由此使液化部分朝向外的方向流动直到其远端端面与第一连接器元件的远端端面齐平，并且可以包括将振动的超声波发生器6持续向远端方向按压以将振动耦合入第一连接器元件直到第二热塑性元件的材料也变为可流动的。与参考图1a和图1b所描述的实施例相似，该过程可以可选地导致热塑性元件8、9材料的焊接。

这两个特征彼此独立并可单独或结合地实施。

与图1a和图1b的实施例相似，组件可构造成在连接器元件和物体之间没有直接接触。

该方法实施例所用的超声波发生器6具有适于连接器的近端端面的形状或期望形状的远端端面。可选地，它可以具有导向特征，如与连接器的相应特征比如凹口相配合的导向突起以在该过程中导向超声波发生器。

图6还很示意性地示出了第一连接器元件4的内部和第二连接器元件5的外部的不同横截面形状的示意图(垂直于轴线的横截面)。该构造假设是具有第一连接器元件的内外型，第一连接器元件具有内管部，穿过内管部的窗孔，热塑性材料以流动状态被压出(箭头所示出的)。内外管部之间的空间(虚线示出)由此被聚合物填充。

在此的内管部的横截面被假定为是圆形，而外管部是多边形(六边形)。聚合物材料除了提供机械锁定和/或其它期望性能(绝缘/阻尼等)之外，还可确保不同的形状得到补偿。

连同窗孔(具有由液化的重新固化热塑性材料填充的相应的孔)，外管元件的非圆形状及开口的合适适配的横截面形状还可以有助于相对于扭转载荷锁定连接器或连接两个物体。

图7示出的实施例是“后部”构造的示例。第一连接器元件4被联接至振动产生装置61(在附图中只示出了其与第一连接器元件4的螺纹43相耦合的耦合结构)，并且第一连接器元件作为超声波发生器，在将机械振动能耦合至其中的过程中，拉伸力被耦合入其中。平衡元件62被用于将反作用力耦合入热塑性元件8。

由于耦合至第一连接器的机械振动和拉力的联合作用，例如从热塑性元件的远(低)端开始，热塑性元件8的热塑性材料的流动部分变得可流动。

在示出的构造中，作为超声波发生器的第一连接器元件4在液化过程期间被拉动朝近端侧运动，而将平衡元件保持抵靠至第二连接器元件5的上表面。然而，在这个过程中，也可以一直保持超声波发生器并移动平衡元件或执行组合运动。平衡元件不是所示的大致板形，还可具有其它形状，包括可能是管形以在这个过程期间进入外管部52。

除了是“后部”布置外，图7示出的布置与图3的布置相似。然而，将能量从远端(后部)侧耦合入热塑性材料中的原理对于其它实施例也是可选的，均用于仅在一个物体中锚固或用于连接两个物体。例如，图4的实施例还可容易地改为后部构造，其中第一连接器元件4用作超声波发生器，并用平衡元件替代超声波发生器6。

参考图8-13的实施例，讨论了几个其它可选特征和概念。图8-13绘出的构造是基于图1a和图1b的构造，并且引用这些图的文字描述用于解释在下文没有明确提到的元件。然而，所述特征和概念不仅适用于图1a和图1b的实施例，而且对于各种实施例(包括基于仅在一个物体中锚固的实施例、前部和后部构造、“内-外”构造(图4-6)以及在本发明范围内的任何其它构造)而言可选地是有利的。

如图8所示，除了热塑性材料之外，还可设置粘合剂70。当连接器元件在这个过程中相对于彼此移动时，将处于可流动的状态的粘合剂70放置成适当地分布(参见图8中箭头示出的可能的流动路径)。可能的限制部分49、59(参见图9和图10)和/或在此的第一连接器元件和/或第二连接器元件的流动通道(未示出)可引导粘合剂的流动。如果粘合剂是固化树脂，吸收机械振动和由此所产生的加热效应可促进硬化过程。

这样的粘合剂可具有一个或多个以下用途：

-通过粘附至第一连接器元件，第二连接器元件、第一物体和/或(如果适用)第二物体，其可以在硬化之后有助于组装构造的总的机械稳定性。

-该粘合剂可以可选地具有相对低的粘度，从而相对于元件/物体良好地流动，由此其可以有助于密封效果或者甚至可以是主要的密封材料。

-该粘合剂可与热塑性材料发生化学反应以改变其性能。

如图8和图11所示，粘合剂70可以根据选择被分散在第一物体1中的开口75的嘴部(和/或适用根据一种可选方式的第二物体)周围。

或者，可将粘合剂材料设置在缓冲垫中，在缓冲垫中的粘合剂材料被膜71包裹，在这个过程中由力和振动的作用使该膜破裂。这类缓冲垫易于制造，并且根据所使用的树脂组合物，例如通过储存在合适的温度、通过具有需要使交联发生的引发剂的组合物(该引发剂不在缓冲垫中、例如氧气，或是在缓冲垫内的独立室中)、通过在缓冲垫的两个独立室中提供双组分树脂等等以这样的方式被存储，即，树脂在过程中自缓冲垫中释放前基本不交联。

这样的缓冲垫或多个缓冲垫具有以下潜在的益处：材料可放置在包括表面下方相对深的任何期望位置，并可具有期望的初始分布。

图12示出了第一例子，相比于图1a的实施例，其中由树脂70缓冲垫替代第二热塑性元件，并由此确保锁定，如果期望的话，根据几何形状，至少在开口的一定深度中确保连接器元件和第一/第二物体之间的隔离。

图13示出了第二例子，其中树脂缓冲垫被放置在第二热塑性元件9和开口圆周壁之间的间隙中。

Claims (31)

1.一种将连接器机械地连接至第一物体的方法，包括以下步骤：

-提供具有开口的所述第一物体；

-提供第一连接器元件、第二连接器元件和固态的热塑性材料；

-将所述第一连接器元件和第二连接器元件相对于所述开口放置；

-使能量作用在所述热塑性材料上，直到其至少一流动部分变得可流动，并且相对于所述第一连接器元件和第二连接器元件流动，直到其与所述第一连接器元件和所述第二连接器元件均直接接触；

-使所述热塑性材料重新固化；

-由此，重新固化的热塑性材料将所述第一连接器元件和第二连接器元件彼此相对锁定以产生包括所述第一连接器元件、所述第二连接器元件和所述热塑性材料的连接器组件；和

-由此，所述连接器组件通过所述第一连接器元件和第二连接器元件的锁定、或通过热塑性材料、或通过二者被锚固在所述开口中。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，使能量作用在热塑性材料上的步骤包括使所述流动部分流入所述第一连接器元件的和所述第二连接器元件的结构中，由此重新固化的所述热塑性材料将所述第一连接器元件和第二连接器元件以形状配合方式相对于彼此锁定。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述结构包括至少一个槽或脊、凹陷或凸起、宏观开口孔隙或这些的组合。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在使能量作用的步骤中，第一连接器元件的材料和第二连接器元件的材料都未被液化。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述第一连接器元件和所述第二连接器元件均为金属。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一物体中的所述开口是贯通开口，并且锚固在所述开口中的所述连接器组件穿过整个所述开口。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，除了被机械地连接至所述第一物体之外，所述连接器还被机械地连接至第二物体。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，其中一个所述连接器元件包括头部，另一个连接器元件包括脚部，在将所述第一连接器元件和第二连接器元件相对于所述开口放置的步骤中，从近端侧放置具有所述头部的一个连接器元件以使一部分进入所述开口中并且所述头部保持在其近侧，从远端侧放置所述另一个连接器元件以使一部分进入所述开口中并且自脚部远侧保持所述脚部。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第二连接器元件包括外管部，其中在放置步骤中，相对于所述第一连接器元件放置所述第二连接器元件以使所述外管部包围所述第一连接器元件的部段。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述流动部分包括流动直至与所述外管部的内表面和被包围的部段的外表面均紧密接触的材料。

11.根据权利要求9或10所述的方法，其中所述第一连接器元件包括轴部，并在放置所述第一连接器元件和第二连接器元件的步骤之后，所述轴部至少部分地被所述外管部包围，因此组成被包围的部段。

12.根据权利要求9-11中任一项所述的方法，其中，所述放置所述第一连接器元件和第二连接器元件的步骤包括将热塑性管元件放置在所述外管部和被包围的部段之间，其中在使能量作用的步骤中，所述热塑性管元件至少部分变得可流动直至它的轴向延伸被减小并且所述热塑性材料至少与所述外管部的内表面和被包围的所述部段的外表面紧密接触。

13.根据权利要求9-12中任一项所述的方法，其中，放置所述第一连接器元件和第二连接器元件的步骤包括放置包围所述外管元件的热塑性外管元件，其中在使能量作用的步骤中，所述热塑性外管元件变为至少部分可流动直至它的轴向延伸被减小，所述热塑性材料至少与所述外管部的外表面和所述开口的内表面紧密接触。

14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一连接器元件包括内管部，该内管部开有窗孔。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述内管部包括远端止挡面，其中使能量作用的步骤可包括在使能量作用时将具有热塑性材料的热塑性元件压靠至该远端止挡面，直到至少部分热塑性元件已变得可流动并通过窗孔被向外压出。

16.根据权利要求14或15所述的方法，其中，所述第二连接器元件包括至少部分包围所述内管部的外管部。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述外管部开有窗孔。

18.根据前述权利要求的任一项所述的方法，其中，所述能量是机械振动能。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，在使能量作用的步骤中，超声波发生器被用于同时施加压力并将振动直接或间接地耦合入所述热塑性元件。

20.根据权利要求18或19所述的方法，其中，在使能量作用的步骤中，至少在一段时间内同时将振动施加至近端侧和远端侧。

21.根据前述权利要求的任一项所述的方法，包括相对于所述第一物体和所述连接器元件放置流动状态的粘合剂和使粘合剂硬化的附加步骤。

22.根据权利要求21所述的方法，其中，使所述粘合剂硬化是当它在：

所述第一物体和至少一个所述连接器元件之间，

所述连接器元件之间，

和/或，第二物体和至少一个所述连接器元件之间。

23.根据权利要求21或22所述的方法，其中，所述粘合剂是固化树脂。

24.根据权利要求21至23的任一项所述的方法，其中，使所述粘合剂硬化的步骤包括通过将能量作用在所述热塑性材料上使所述粘合剂硬化。

25.根据权利要求21至24的任一项所述的方法，其中，所述放置步骤包括在相对于所述开口放置所述连接器元件之前通过注射装置分配所述粘合剂。

26.根据权利要求21至25的任一项所述的方法，其中，放置步骤包括提供含有粘合剂的缓冲垫和相对于所述第一物体和所述连接器元件放置所述缓冲垫。

27.一种用于连接至第一物体的开口的连接器装置，所述装置包括第一连接器元件和第二连接器元件，所述第一连接器元件和第二连接器元件能相对于彼此移动，所述第二连接器元件包括外管部且所述第一连接器元件包括被包围的部段，所述被包围的部段成形为被插入所述外管部中以为外管部所包围，所述装置还包括热塑性材料，该热塑性材料能够相对于所述第一连接器和第二连接器放置且能够通过能量作用被液化，直至流动部分变得可流动并且相对于所述第一连接器元件和第二连接器元件流动直至其与所述第一连接器元件和第二连接器元件都直接接触以在重新固化后以形状配合的方式将该外管部和被包围的部段彼此相对锁定。

28.根据权利要求27所述的装置，包括管状热塑性元件，其至少部分包括热塑性材料，所述管状热塑性元件成形为被放置在所述外管部和被包围的部段之间。

29.根据权利要求27或28所述的装置，其中，所述第一连接器元件包括开有窗孔的内管部，其中所述装置包括热塑性元件，其包括该热塑性材料的至少一部分，当使能量作用其上时，所述管状热塑性元件成形为被插入所述内管部的内部并且能够被压靠止挡面，直至至少部分的所述热塑性元件已变得可流动并通过所述窗孔被向外压出。

30.根据权利要求27至29任一项所述的装置，其中，所述第一连接器元件或所述第二连接器元件包括具有超过所述开口的宽度的横向宽度的脚部。

31.根据权利要求27至30的任一项所述的装置，其中，所述第一连接器元件或所述第二连接器元件包括具有超过所述开口的宽度的横向宽度的头部。