CN116079986A - 一种复合材料结构的加工工艺及复合嵌件、复合壳体 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种复合材料结构的加工工艺及复合嵌件、复合壳体，在热传导仿真结果的基础上，将有散热需求的壳体表面拆分出来，作为一个金属嵌件与塑胶主体一起注塑成型，二者结合可兼顾电子产品的散热和射频输出需求，并且制得的复合材料结构相比纯金属件结构形式有了很大的改善。金属嵌件与塑胶主体之间通过五金套啤胶水连接为一体结构，可有效解决金属嵌件与塑胶主体之间的界面结合问题以及金属嵌件与塑胶主体连接线的应力痕问题，大大降低了二者之间的界面应力，增强了复合材料结构的稳定性。
Description
技术领域
本申请涉及电子产品配件的技术领域，特别涉及一种复合材料结构的加工工艺及复合嵌件、复合壳体。
背景技术
目前，电子产品热控制对于壳体的散热能力有了更高的要求，壳体的散热能力主要是通过材料选择来实现的，由于金属材料的热传导系数较高，因此，金属材料在某些对壳体散热能力有较高要求的场合就成了首选。然而，金属材料却会影响电子产品的射频输出，若要消除这种影响，塑胶材料则成为首选。因此，热传导与射频输出对材料的选择成了一对矛盾体，为了满足热传导与射频输出的双重要求，电子产品的壳体可根据功能要求使用不同材料的部位装配而成。但是不同材料由于其本身的材料特性差异，整合在一起后会出现不同材料之间的连接线产生应力痕，并由此导致不同材料的表面处理在生产中成为另一问题，由于不同材料不同的表面处理方式造成了壳体表面颜色及纹理的差异，从外部可以明显看出壳体是由不同材料装配而成，大大降低了产品的美观及视觉效果。且不同材料的连接界面很难做到均匀结合，并由此产生界面应力等问题，导致不同材料之间容易裂开。
发明内容
有鉴于此，本申请提出一种复合材料结构的加工工艺及复合嵌件、复合壳体，可有效解决不同材料之间连接线的应力痕以及界面结合等问题。
一方面，本申请提供一种复合材料结构的加工工艺，包括：
S1：在一金属件的内壁面上涂附五金套啤胶水并烘干；
S2：将所述金属件放在注塑模具内，进行模内注塑，成型出的塑胶件通过所述五金套啤胶水与所述金属件连接为一体的复合材料结构。
在一实施例中，所述加工工艺还包括：使用丙烯酸-硅涂料对所述复合材料结构的外表面进行喷涂。
在一实施例中，所述步骤S1包括，在所述金属件的内壁面上涂附所述五金套啤胶水后，放入烘箱中烘干。
在一实施例中，所述步骤S2包括，将所述金属件放在所述注塑模具内后，利用定位结构对所述金属件进行侧壁、高度和平面三方位定位。
在一实施例中，所述定位结构与所述金属件之间的间距小于10mm。
另一方面，本申请还提供一种复合嵌件，包括金属件和塑胶件，所述金属件与所述塑胶件通过五金套啤胶水连接而形成一体的复合嵌件。
另一方面，本申请还提供一种复合壳体，包括金属件和塑胶件，所述塑胶件包括对接连接的上壳部和下壳部，所述上壳部与所述下壳部之间围合形成用于容置工作部件的腔体，所述金属件通过五金套啤胶水一体连接于所述上壳部的周向外表面上。
在一实施例中，所述金属件包括平面部、连接于所述平面部两侧的弯曲部及分别连接于两个所述弯曲部末端的侧边部，所述上壳部的周向外表面与所述金属件适配，且所述上壳部的周向外表面设有嵌位，所述金属件嵌合于所述嵌位内。
在一实施例中，所述金属件具有长度方向上的相对两过渡边，每一所述过渡边与对应的所述上壳部的端盖之间的间距为0.3mm。
在一实施例中，所述工作部件包括天线，所述天线贴设于所述下壳部。
综上所述，本申请提供一种复合材料结构的加工工艺及复合嵌件、复合壳体，在热传导仿真结果的基础上，将有散热需求的壳体表面拆分出来，作为一个金属嵌件与塑胶主体一起注塑成型，二者结合可兼顾电子产品的散热和射频输出需求，并且制得的复合材料结构相比纯金属件结构在散热方面有了很大的改善，且不会影响射频输出功能。金属嵌件与塑胶主体之间通过五金套啤胶水连接为一体结构，可有效解决金属嵌件与塑胶主体之间的界面结合问题以及金属嵌件与塑胶主体连接线的应力痕问题，大大降低了二者之间的界面应力，增强了复合材料结构的稳定性。正常情况下，金属件与塑料件喷涂生产线不同，工艺差异大，二者装配后存在难以进行均一表面处理的问题。本申请在满足外壳散热性前提下，根据需要，选择不同材料的结合形式，使用同一油漆进行喷涂，解决了不同材料之间颜色和纹理差异的问题。
附图说明
图1为本申请例示性的加工工艺的第一步工艺示意图。
图2为本申请例示性的加工工艺的第二步工艺示意图。
图3为本申请例示性的加工工艺的第三步工艺示意图。
图4为本申请例示性的加工工艺的第四步工艺示意图。
图5为本申请例示性的一复合材料结构的分解示意图。
图6为图5中金属件和上壳部的分解示意图。
图7为图6中金属件与上壳部装配后的正视图。
图8为图7中沿X-X方向的截面图。
图中，10-金属件；11-注塑模具；12-塑胶件；14-丙烯酸-硅涂料；16-五金套啤胶水；18-上壳部；20-下壳部；22-工作部件；24-腔体；26-平面部；28-弯曲部；30-侧边部；32-嵌位；34-过渡边；36-端盖；38-侧壁定位孔；40-高度定位孔；42-平面定位孔；44-主体部。
具体实施方式
在详细描述实施例之前，应该理解的是，本申请不限于本申请中下文或附图中所描述的详细结构或元件排布。本申请可为其它方式实现的实施例。而且，应当理解，本文所使用的措辞及术语仅仅用作描述用途，不应作限定性解释。本文所使用的“包括”、“包含”、“具有”等类似措辞意为包含其后所列出之事项、其等同物及其它附加事项。特别是，当描述“一个某元件”时，本申请并不限定该元件的数量为一个，也可以包括多个。
请同时参考表1、表2和表3所示，为本申请的复合材料结构构成的金属/塑料外壳与铝合金外壳、普通PC外壳对比的热传导仿真结果。各主要器件在六种情况下的温度如下表所示，根据datasheet展示的热参数，它们的风险判别方式有所区别。其中，表1为器件主芯片、充电芯片及电池的结温判断，表2为器件DDR的壳温判断，表3为器件WIFI及EMMC的环境温度判断。
表1
表2
表3
由表1可以得知，电子产品采用金属/塑料外壳，其内部器件主芯片、充电芯片及电池的温度(充电/不充电)与采用铝合金外壳时的温度(充电/不充电)类似，但明显低于采用普通PC外壳时的温度(充电/不充电)，也就是说，本申请的复合材料结构构成的金属/塑料外壳的散热性能与纯金属的铝合金外壳的散热性能相当，且明显强于普通PC外壳的散热性能。
由表2可以得知，电子产品采用金属/塑料外壳，其内部器件DDR的温度(充电/不充电)与采用铝合金外壳时的温度(充电/不充电)类似，但明显低于采用普通PC外壳时的温度(充电/不充电)，也就是说，本申请的复合材料结构构成的金属/塑料外壳的散热性能与纯金属的铝合金外壳的散热性能相当，且明显强于普通PC外壳的散热性能。
由表3可以得知，电子产品采用金属/塑料外壳，其内部器件WIFI及EMMC的温度(充电/不充电)与采用铝合金外壳时的温度(充电/不充电)类似，但明显低于采用普通PC外壳时的温度(充电/不充电)，也就是说，本申请的复合材料结构构成的金属/塑料外壳的散热性能与纯金属的铝合金外壳的散热性能相当，且明显强于普通PC外壳的散热性能。
本申请是在热传导仿真结果的基础上，将有散热要求的壳体表面拆分出来，作为一个金属嵌件与塑胶主体一起注塑成型(嵌件热埋成型)，将金属嵌件热埋注塑成型后的壳体与其他壳体一起喷涂。请同时参考图1至图4所示，本申请提供一种复合材料结构的加工工艺，该加工工艺包括：
S1：在一金属件10的内壁面上涂附五金套啤胶水16并烘干；
S2：将金属件10放在注塑模具11内，进行模内注塑，成型出的塑胶件12通过五金套啤胶水16与金属件10连接为一体的复合材料结构。
通过上述工艺方法，突破了现有的由于金属件与塑料件连接线的应力痕问题以及二者之间的连接界面难以均匀结合而产生界面应力问题导致金属件与塑料件结合后容易裂开的技术屏障，通过大量研发试验，最终确定使用五金套啤胶水16，利用五金套啤胶水16与金属件10和塑胶件12均具有很好的黏附性特点，可以使得金属件10和塑胶件12通过一体注塑工艺连接为一体的复合材料结构，极大程度上消除了金属件10与塑胶件12连接界面之间的应力以及二者之间的连接线应力痕，从而使得复合材料结构稳定，避免出现裂开等问题。
进一步地，上述加工工艺还包括：使用丙烯酸-硅涂料14对得到的复合材料结构的外表面进行喷涂。
通过上述工艺方法，突破了现有金属件与塑料件喷涂生产线不同、工艺差异大而难以进行均一表面处理的技术屏障，通过大量研发试验，最终确定使用金属/塑料用丙烯酸-硅涂料14，该涂料含有丙烯酸和硅双组分，利用塑料用喷涂线对金属件10和塑胶件12组成的双材质外壳进行喷涂，可以有效解决金属件10(热埋嵌件)与塑胶件12(塑件)一起喷涂时的油漆性能问题。本申请能够在满足外壳散热性能的前提下，根据需要选择不同材料的结合形式，并使用同一油漆进行喷涂，解决了不同材料之间颜色和纹理差异的问题，使得两种材料结合后看起来为一体结构，而看不出是两部分组成的，增加产品外观美观度。
优选地，步骤S1中，在金属件10的内壁面上均匀地涂附五金套啤胶水16，例如可以手涂，然后放入烘箱中烘干，以解决热埋嵌件与塑件界面结合的问题。
步骤S2包括，将金属件10放在注塑模具11内后，利用定位结构对金属件10进行侧壁、高度和平面三方位定位，解决了热埋嵌件在模具内的定位问题。且定位结构与金属件10之间的间距设置为小于10mm，以对嵌件进行精确定位，避免局部包胶问题出现。对金属件10外部的自由边进行定位，自由角全部做到定位，且自由边定位距离小于10mm，其中，自由边为金属件10宽度方向上的相对两侧边，自由角为金属件10宽度方向上弧形过渡的角部，防止因变形和批次差异造成的包胶问题。
请参考图4所示，本申请还提供一种复合嵌件，该复合嵌件包括金属件10和塑胶件12，金属件10与塑胶件12通过五金套啤胶水16连接而形成一体的复合嵌件结构。该复合嵌件可以通过上述的加工工艺制备而成，在加工过程中，可以利用定位结构对金属件10进行侧壁、高度和平面三方位定位，使得金属件10与塑胶件12对位准确、连接界面各处连接均匀，避免出现空位而产生包胶等问题。
请同时参考图5至图8所示，本申请还提供一种复合壳体，该复合壳体包括金属件10和塑胶件12。该复合壳体可以通过上述加工工艺制作而成，其中，塑胶件12是在注塑模具11内注塑而成，成型后，由于有定位结构的存在，会在塑胶件12上留下定位孔，定位结构对金属件10进行三方位定位，因此，定位孔包括位于塑胶件12周向侧壁上的侧壁定位孔38、位于塑胶件12周向弧形壁上的高度定位孔40以及位于塑胶件12周向平面上的平面定位孔42，其中，侧壁定位孔38、高度定位孔40和平面定位孔42的数量可根据实际定位需求而设定一个或多个。
金属件10具有长度方向上的相对两过渡边34，金属件10与塑胶件12注塑成型后，每一过渡边34与对应的塑胶件12的端盖36之间的间距可以做到0.3mm。本申请通过采用五金套啤胶水16实现了将不同材料间过渡整合到产品几何过渡中，解决了热埋嵌件与塑件连接线的应力痕问题，使得从外部看两种材料结合成了一体件。
经实际测试，本申请的加工工艺能够在很大程度上解决不同材料之间颜色和纹理差异的问题，并且，通过设置金属件10与塑胶件12结合的形式，可同时满足电子产品的散热和射频输出的需求，将金属件10设置在壳体上需要散热的部位，将天线设置在壳体的塑胶件12部分上，避免产生金属件10影响射频输出的问题，而且，相比纯金属件结构形式，本申请的复合材料结构及复合嵌件、复合壳体重量大幅降低，从而降低产品的整体重量。
如图5和图6所示，塑胶件12包括对接连接的上壳部18和下壳部20，上壳部18与下壳部20之间可以通过可拆卸的方式连接，例如通过卡扣的方式卡扣连接，以便于拆装。上壳部18与下壳部20之间围合形成用于容置工作部件22的腔体24，金属件10通过五金套啤胶水16一体连接于上壳部18的周向外表面上。进一步地，上壳部18包括主体部44和连接于主体部44长度方向两端的端盖36，金属件10一体连接于主体部44的外表面上。
更具体地，金属件10包括平面部26、连接于平面部26两侧的弯曲部28及分别连接于两个弯曲部28末端的侧边部30，上壳部18的周向外表面与金属件10适配，且上壳部18的周向外表面设有嵌位32，金属件10嵌合于嵌位32内。其中，平面部26对应主体部44的平面部分，平面定位孔42位于主体部44的平面部分上；弯曲部28对应主体部44的弧形弯曲部分，高度定位孔40位于主体部44的弧形弯曲部分上；侧边部30对应主体部44的侧壁部分，侧壁定位孔38位于主体部44的侧壁部分上。
如图7和图8所示，金属件10与上壳部18一体装配后，金属件10的每一过渡边34与对应的端盖36之间的间距为0.3mm，从外部几乎无法发现，看起来为一体结构。
在所示的实施例中，工作部件22包括天线，天线例如贴设于下壳部20的下表面，避免金属件10对其造成干扰。
综上所述，本申请提供一种复合材料结构的加工工艺及复合嵌件、复合壳体，在热传导仿真结果的基础上，将有散热需求的壳体表面拆分出来，作为一个金属嵌件与塑胶主体一起注塑成型，二者结合可兼顾电子产品的散热和射频输出需求，并且制得的复合材料结构相比纯金属件结构在散热方面有了很大的改善，且不会影响射频输出功能。金属嵌件与塑胶主体之间通过五金套啤胶水连接为一体结构，可有效解决金属嵌件与塑胶主体之间的界面结合问题以及金属嵌件与塑胶主体连接线的应力痕问题，大大降低了二者之间的界面应力，增强了复合材料结构的稳定性。正常情况下，金属件与塑料件喷涂生产线不同，工艺差异大，二者装配后存在难以进行均一表面处理的问题。本申请在满足外壳散热性前提下，根据需要，选择不同材料的结合形式，使用同一油漆进行喷涂，解决了不同材料之间颜色和纹理差异的问题。
本文所描述的概念在不偏离其精神和特性的情况下可以实施成其它形式。所公开的具体实施例应被视为例示性而不是限制性的。因此，本申请的范围是由所附的权利要求，而不是根据之前的这些描述进行确定。在权利要求的字面意义及等同范围内的任何改变都应属于这些权利要求的范围。
Claims (10)
1.一种复合材料结构的加工工艺，其特征在于，包括：
S1：在一金属件(10)的内壁面上涂附五金套啤胶水(16)并烘干；
S2：将所述金属件(10)放在注塑模具(11)内，进行模内注塑，成型出的塑胶件(12)通过所述五金套啤胶水(16)与所述金属件(10)连接为一体的复合材料结构。
2.如权利要求1所述的复合材料结构的加工工艺，其特征在于，所述加工工艺还包括：使用丙烯酸-硅涂料(14)对所述复合材料结构的外表面进行喷涂。
3.如权利要求1所述的复合材料结构的加工工艺，其特征在于，所述步骤S1包括，在所述金属件(10)的内壁面上涂附所述五金套啤胶水(16)后，放入烘箱中烘干。
4.如权利要求1所述的复合材料结构的加工工艺，其特征在于，所述步骤S2包括，将所述金属件(10)放在所述注塑模具(11)内后，利用定位结构对所述金属件(10)进行侧壁、高度和平面三方位定位。
5.如权利要求4所述的复合材料结构的加工工艺，其特征在于，所述定位结构与所述金属件(10)之间的间距小于10mm。
6.一种复合嵌件，其特征在于，包括金属件(10)和塑胶件(12)，所述金属件(10)与所述塑胶件(12)通过五金套啤胶水(16)连接而形成一体的复合嵌件。
7.一种复合壳体，其特征在于，包括金属件(10)和塑胶件(12)，所述塑胶件(12)包括对接连接的上壳部(18)和下壳部(20)，所述上壳部(18)与所述下壳部(20)之间围合形成用于容置工作部件(22)的腔体(24)，所述金属件(10)通过五金套啤胶水(16)一体连接于所述上壳部(18)的周向外表面上。
8.如权利要求7所述的复合壳体，其特征在于，所述金属件(10)包括平面部(26)、连接于所述平面部(26)两侧的弯曲部(28)及分别连接于两个所述弯曲部(28)末端的侧边部(30)，所述上壳部(18)的周向外表面与所述金属件(10)适配，且所述上壳部(18)的周向外表面设有嵌位(32)，所述金属件(10)嵌合于所述嵌位(32)内。
9.如权利要求8所述的复合壳体，其特征在于，所述金属件(10)具有长度方向上的相对两过渡边(34)，每一所述过渡边(34)与对应的所述上壳部的端盖(36)之间的间距为0.3mm。
10.如权利要求7所述的复合壳体，其特征在于，所述工作部件(22)包括天线，所述天线贴设于所述下壳部(20)。
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