DE102013108447A1

DE102013108447A1 - Process for producing a stable adhesion promoter-free metal-plastic composite component and metal-plastic composite component

Info

Publication number: DE102013108447A1
Application number: DE201310108447
Authority: DE
Inventors: Martin Ermert
Original assignee: Kunststoff Inst fur Mittelstandische Wirtschaft Nrw Kimw Nrw GmbH GmbH; Kunststoff-Institut fur Mittelstandische Wirtschaft Nrw (kimw Nrw Gmbh) GmbH
Current assignee: KUNSTSTOFF-INSTITUT FUER DIE MITTELSTAENDISCHE, DE
Priority date: 2013-08-06
Filing date: 2013-08-06
Publication date: 2015-02-12

Abstract

Ein Verfahren zum Herstellen eines stabilen, Haftvermittler freien Metall-Kunststoff-Verbundbauteils 1 umfasst folgende Schritte: – Bereitstellen eines Metallteils 2, – Bearbeiten der Oberfläche des Metallteils 2, an das das Kunststoffteil 4 angeschlossen werden soll, durch Ausbilden von hinterschnittenen Verklammerungsstrukturen 5 und – Anspritzen von Kunststoff an eine oder mehrere bearbeitete Oberflächen 3 oder Oberflächenabschnitte des Metallteils 2 in einem Kunststoffurformwerkzeug zum Ausbilden des Kunststoffteils 4 unter Bedingungen, dass der in das Kunststoffurformwerkzeug eingebrachte plastifizierte Kunststoff in die hinterschnittenen Verklammerungsstrukturen 5 eindringt und nach dem Abkühlen des Kunststoffes bzw. des Metall-Kunststoff-Verbundbauteils 1 darin formschlüssig festgesetzt ist. Ein Metall-Kunststoff-Verbundbauteil umfasst ein Metallteil 2, dessen Oberfläche 3, an die das Kunststoffteil 4 angeschlossen ist, hinterschnittene Verklammerungsstrukturen 5 aufweist sowie ein Kunststoffteil 4, das durch formschlüssiges Eingreifen in die Verklammerungsstrukturen 5 zumindest in Querrichtung zur Kontaktfläche zwischen dem Metallteil 2 und dem Kunststoffteil 4 spielfrei an dem Metallteil 2 im Wege eines in einer Form ausgeführten Urformprozesses daran festgesetzt ist.A method for producing a stable adhesion promoter-free metal-plastic composite component 1 comprises the following steps: providing a metal part 2, machining the surface of the metal part 2 to which the plastic part 4 is to be connected, by forming undercut interlocking structures 5 and Injection of plastic to one or more machined surfaces 3 or surface portions of the metal part 2 in a plastic molding tool for forming the plastic part 4 under conditions that the plasticized plastic introduced into the plastic molding tool penetrates into the undercut clamping structures 5 and after cooling of the plastic or the metal Plastic composite component 1 is fixed therein form-fitting. A metal-plastic composite component comprises a metal part 2, the surface 3, to which the plastic part 4 is connected, having undercut Verklammerungsstrukturen 5 and a plastic part 4, by interlocking engagement in the Verklammerungsstrukturen 5 at least in the transverse direction to the contact surface between the metal part 2 and the plastic part 4 free of play on the metal part 2 by way of a running in a mold original molding process is fixed thereto.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines stabilen, Haftvermittler freien Metall-Kunststoff-Verbundbauteils. Ferner betrifft die Erfindung ein solches Metall-Kunststoff-Verbundbauteil. The invention relates to a method for producing a stable, bonding agent-free metal-plastic composite component. Furthermore, the invention relates to such a metal-plastic composite component.

Es gibt zahlreiche Anwendungen, bei denen Metall-Kunststoff-Verbundbauteile eingesetzt werden. Ein Anwendungsbereich ist beispielsweise die Ausbildung von Kunststoff ummantelten Metalleinlegeteilen. Bei derartigen Metalleinlegeteilen kann es sich beispielsweise um ein Stanzgitter als elektrischer Leiter zur Ausbildung eines Steckverbinders handeln. Die Anforderungen an derartige Metall-Kunststoff-Verbundbauteile betreffen vielfach, dass der Verbund mediendicht sein soll. Mediendicht bedeutet in diesem Zusammenhang eine Dichtigkeit gegenüber dem Medium, in dem das Metall-Kunststoff-Verbundbauteil zum Einsatz gelangt. Typischerweise handelt es sich hierbei um Flüssigkeiten. Mitunter werden derartige Verbundbauteile auch in aggressiven Medien, wie beispielsweise mit Additiv versehenden Öl eingesetzt. There are numerous applications in which metal-plastic composite components are used. One area of application is, for example, the formation of plastic encased metal inserts. Such metal insert parts may be, for example, a stamped grid as an electrical conductor for forming a connector. The requirements of such metal-plastic composite components often relate to the fact that the composite should be media-tight. Media density in this context means a seal against the medium in which the metal-plastic composite component is used. Typically, these are liquids. Occasionally, such composite components are also used in aggressive media, such as additive-providing oil.

Bei elektrischen Steckkontakten wird eine solche Mediendichtigkeit gefordert, damit Feuchtigkeit oder andere Flüssigkeit nicht an der Kontaktfläche zwischen dem Metallteil und dem Kunststoffteil von der Steckerseite zu dem damit kontaktierten elektrischen/elektronischen Komponenten gelangen kann, was in Folge von daraus resultierenden Fehlströmen oder Kurzschlüssen zu Fehlfunktionen oder zu einem Ausfall des Gerätes führen kann. In electrical plug contacts such media tightness is required so that moisture or other liquid can not get to the contact surface between the metal part and the plastic part from the connector side to the contacted electrical / electronic components, resulting in malfunction or short circuits due to malfunction or can lead to a failure of the device.

Um den Anforderungen an die Mediendichtigkeit zu genügen, werden die Metallteile mit einem Haftvermittler ausgerüstet, bevor im Falle der Ausbildung eines elektrischen Steckverbinders der Kunststoffmantel um das Metallteil als Einlegeteil umspritzt wird. Auch wenn durch diese Maßnahme eine Mediendichtigkeit für eine gewisse Zeit erreicht wird, muss in Kauf genommen werden, dass ein solcher Haftvermittler relativ rasch altert und sodann die ursprüngliche Mediendichtigkeit nicht mehr gewährleistet ist. Höhere Temperaturen und/oder aggressive Medien begünstigen den Alterungsprozess des Haftvermittlers. In order to meet the requirements of media tightness, the metal parts are equipped with a bonding agent before the plastic jacket is molded around the metal part as an insert in the case of the formation of an electrical connector. Even if a media leak for a certain time is achieved by this measure, it must be accepted that such a primer ages relatively quickly and then the original media density is no longer guaranteed. Higher temperatures and / or aggressive media promote the aging process of the adhesion promoter.

Zur Vermeidung des Einsatzes von Haftvermittlern ist vorgeschlagen worden, zunächst das Metallteil und das Kunststoffsteil als separate Teile herzustellen und anschließend durch eine Fügeverbindung aneinander anzuschließen. Um dieses zu ermöglichen, werden in die Oberfläche des Metallteils zur Vergrößerung seiner Oberfläche Nuten eingebracht. Diese können zick-zack-förmig angelegt sein. Diese Nuten verlaufen quer zur erwarteten Strömungsrichtung durchdringender Flüssigkeit. Eingebracht in die Oberfläche des Metallteils werden diese Nuten mittels einer Laserbearbeitung. Die Tiefe der Nuten beträgt etwa 0,05 mm. Das an die Oberfläche angelegte Kunststoffteil wird sodann an seiner zu dem Metallteil weisenden Seite beispielsweise mit einem Laser oder mit Ultraschall soweit erwärmt, dass es schmilzt und in die Nuten eindringt. Eine gewisse Mediendichtigkeit kann mit dieser Maßnahme jedoch nur erreicht werden, wenn die Kriechstrecke der Flüssigkeit an der Grenzfläche zwischen dem Metallteil und dem Kunststoffteil verlängert wird und die Anzahl der Verklammerungsnuten entsprechend groß ist. Mithin wird durch diese Maßnahme das Kunststoffteil an das Metallteil unter Ausbildung einer Labyrinthdichtung angeschlossen. Tatsächlich mediendicht ist ein solcher Verbund jedoch nicht immer, vor allem dann nicht, wenn die Flüssigkeit druckbeaufschlagt ist. Da zudem das Fügen mit einem Laser ausgeführt wird, eignet sich nur eine begrenzte Anzahl an Kunststoffen für dieses Verfahren. Nicht geeignet sind beispielsweise Kunststoffe mit darin enthaltenem Füllstoff, wie beispielsweise Fasern. Der Einsatz von Fasern enthaltenen Kunststoffen wird allerdings für zahlreiche Anwendungen gewünscht. To avoid the use of adhesion promoters has been proposed to first produce the metal part and the plastic part as separate parts and then connect by a joint connection to each other. In order to make this possible, grooves are made in the surface of the metal part to enlarge its surface. These can be zigzag-shaped. These grooves are transverse to the expected flow direction of penetrating liquid. Introduced into the surface of the metal part, these grooves are made by means of a laser processing. The depth of the grooves is about 0.05 mm. The plastic part applied to the surface is then heated to its side facing the metal part, for example with a laser or with ultrasound to the extent that it melts and penetrates into the grooves. However, a certain media tightness can be achieved with this measure only if the creepage distance of the liquid is extended at the interface between the metal part and the plastic part and the number of Verklammerungsnuten is correspondingly large. Thus, the plastic part is connected to the metal part to form a labyrinth seal by this measure. However, such a composite is not always media-tight, especially not when the liquid is pressurized. In addition, since joining is performed with a laser, only a limited number of plastics are suitable for this process. Not suitable, for example, plastics with filler contained therein, such as fibers. However, the use of fibers containing fibers is desired for many applications.

Ausgehend von dem diskutierten Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum Herstellen eines Metall-Kunststoff-Verbundbauteils zu schlagen, mit dem sich ein mediendichter, stabiler und Haftvermittler freier Verbund erstellen lässt. Des Weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Metall-Kunststoff-Verbundbauteil vorzuschlagen, welcher Haftvermittler frei den Dichtigkeitsanforderungen genügt. Based on the discussed prior art, the invention is therefore based on the object to suggest a method for producing a metal-plastic composite component, with which a media-dense, stable and bonding agent free composite can create. Furthermore, the invention is based on the object to propose a metal-plastic composite component, which adhesion promoter freely meets the tightness requirements.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Verfahren der eingangs genannten Art, welches folgende Schritte umfasst:

– Bereitstellen eines Metallteils,
– Bearbeiten der Oberfläche des Metallteils, an das das Kunststoffteil angeschlossen werden soll, durch Ausbilden von hinterschnittenen Verklammerungsstrukturen und
– Anspritzen von Kunststoff an eine oder mehrere bearbeitete Oberflächen oder Oberflächenabschnitte des Metallteils in einem Kunststoffurformwerkzeug zum Ausbilden des Kunststoffteils unter Bedingungen, dass der in das Kunststoffurformwerkzeug eingebrachte plastifizierte Kunststoff in die hinterschnittenen Verklammerungsstrukturen eindringt und nach dem Abkühlen des Kunststoffes bzw. des Metall-Kunststoff-Verbundbauteils darin formschlüssig festgesetzt ist.

This object is achieved according to the invention by a method of the type mentioned, which comprises the following steps:

Providing a metal part,
- Editing the surface of the metal part to which the plastic part is to be connected, by forming undercut Verklammerungsstrukturen and
Injection molding of plastic on one or more machined surfaces or surface portions of the metal part in a plastic molding tool for forming the plastic part under conditions that the plasticized plastic introduced into the plastic molding tool penetrates into the undercut clamping structures and after cooling the plastic or the metal-plastic Composite component is fixed therein form-fitting.

Die vorrichtungsbezogene Aufgabe wird durch ein Metall-Kunststoff-Verbundbauteil gelöst, das ein Metallteil umfasst, dessen Oberfläche, an die das Kunststoffteil angeschlossen ist, hinterschnittene Verklammerungsstrukturen aufweist und das des Weiteren ein Kunststoffteil, das durch formschlüssiges Eingreifen in die Verklammerungsstrukturen zumindest in Querrichtung zur Kontaktfläche zwischen dem Metallteil und dem Kunststoffteil spielfrei an dem Metallteil im Wege eines in einer Form ausgeführten Urformprozesses daran festgesetzt ist. The device-related object is achieved by a metal-plastic composite component comprising a metal part whose surface to which the plastic part is connected has undercut Verklammerungsstrukturen and further comprising a plastic part, which by interlocking engagement in the Verklammerungsstrukturen at least in the transverse direction to the contact surface between the metal part and the plastic part free of play on the metal part by means of an executed in a form original molding process is fixed thereto.

Bei diesem Verfahren – gleiches gilt sinngemäß auch für das beanspruchte Metall-Kunststoff-Verbundbauteil – wird diejenige Oberfläche des Metallteils, an die das Kunststoffteil angeschlossen werden soll, zur Ausbildung von Verklammerungsstrukturen bearbeitet. Durch die Verklammerungsstrukturen, die beispielsweise als Nuten ausgeführt sein können, wird nicht nur die Oberfläche des Metallteils vergrößert, sondern die Verklammerungsstrukturen stellen aufgrund ihrer Hinterschneidung eine Verankerung für das daran anzuschließende Kunststoffteil dar, welches sodann quer zur Ebene der Oberfläche des Metallteils formschlüssig daran angeschlossen ist. Diese besondere Oberflächenstrukturierung in Verbindung mit dem Schritt, das Kunststoffteil an der Oberfläche des Metallteils in einem Urformprozess zu formen und dieses zugleich an die Oberfläche des Metallteils anzuschließen, bedingen nicht nur eine besonders dauerhafte Anbindung, sondern erlauben vor allem auch eine mediendichte Anbindung des Kunststoffteils an das Metallteil. Ausgenutzt wird bei diesem Verfahren die besondere Fließfähigkeit des Kunststoffs, wenn dieses in einem Kunststoffurformwerkzeug in Form gebracht wird. Wesentlich für die hinreichende Ausfüllung der Verklammerungsstrukturen durch den in das Kunststoffurformwerkzeug, in dem das Metallteil mit seiner zuvor bearbeiteten Oberfläche gehalten ist, eingebrachten Kunststoff ist im Unterschied zu herkömmlichen Fügeverbindungen, dass soviel Kunststoff auf einer entsprechenden Temperatur zur Verfügung steht, wie zum Füllen der Verklammerungsstrukturen benötigt wird. Damit ist es möglich, die Verklammerungsstrukturen vollständig mit Kunststoffmaterial auszufüllen. Dieses bedingt das besonders sichere und vor allem dauerhafte Verklammern des Kunststoffteils an der Oberfläche des Metallteils. Unterstützend für die dauerhafte Anbindung des Kunststoffteils an das Metallteil ist der beim Urformen eines Kunststoffteils in das Kunststoffurformwerkzeug mit dem Kunststoff eingebrachte Druck. Vorteilhaft ist zudem, dass die üblichen, zum Abformen auch kleinster Strukturen bekannten Techniken eingesetzt werden können, damit der in das Kunststoffurformwerkzeug eingebrachte plastifizierte Kunststoff in die Verklammerungsstrukturen eindringt. Hierzu zählt beispielsweise ein Erwärmen des Metallteils auf die hierzu notwendige Temperatur, bevor die Kunststoffmasse in das Kunststoffurformwerkzeug eingebracht wird. In this method - the same applies mutatis mutandis to the claimed metal-plastic composite component - that surface of the metal part to which the plastic part is to be connected, processed to form Verklammerungsstrukturen. Due to the Verklammerungsstrukturen, which may be embodied for example as grooves, not only the surface of the metal part is increased, but the Verklammerungsstrukturen make due to their undercut an anchor for the plastic part to be connected thereto, which is then connected transversely to the plane of the surface of the metal part form-fitting thereto , This particular surface structuring in conjunction with the step of forming the plastic part on the surface of the metal part in a primary molding process and at the same time attaching it to the surface of the metal part not only require a particularly durable connection, but above all allow a media-tight connection of the plastic part the metal part. Is exploited in this method, the special flowability of the plastic, when this is brought into shape in a Kunststoffurformwerkzeug. Essential for the adequate filling of the Verklammerungsstrukturen by in the plastic molding tool, in which the metal part is held with its previously machined surface, introduced plastic is, in contrast to conventional joints, that as much plastic at a corresponding temperature is available, as for filling the Verklammerungsstrukturen is needed. This makes it possible to completely fill the Verklammerungsstrukturen with plastic material. This requires the particularly secure and above all permanent clamping of the plastic part on the surface of the metal part. Supporting the permanent attachment of the plastic part to the metal part is the pressure introduced during the prototyping of a plastic part in the plastic molding tool with the plastic. It is also advantageous that the usual techniques known for molding even the smallest structures can be used so that the plasticized plastic introduced into the plastic molding tool penetrates into the interlocking structures. This includes, for example, heating the metal part to the temperature necessary for this purpose before the plastic compound is introduced into the plastic molding tool.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der Spritzvorgang des Kunststoffes an das Metallteil mit einem ein- oder auch mehrmaligen Nachdrücken durchgeführt. Dieses wirkt einer ansonsten mitunter einsetzenden Schwindung beim Abkühlen entgegen und sorgt dafür, dass die Verklammerungsstrukturen zumindest soweit verfüllt sind, dass auch nach dem Abkühlen der Kunststoff spielfrei in den Verklammerungsstrukturen sitzt. Da die Verklammerungsstrukturen hinterschnitten sind, hat diese Maßnahme zur Folge, dass ein unbeabsichtigtes Delaminieren zwischen dem Kunststoffteil und dem Metallteil wirksam vermieden ist, und zwar ohne dass ein Haftvermittler an der Grenzfläche Kunststoff – Metall vorhanden ist. Da bei diesem Verfahren an der Schnittstelle Kunststoff – Metall kein einer Alterung unterworfener Stoff oder eine einer Alterung unterworfene Schicht als Haftvermittler vorhanden ist, gewährleistet dieses eine erheblich längere Mediendichtigkeit. Diese ist letztendlich nur von der Dauerhaftigkeit des Kunststoffes selbst abhängig. According to a preferred embodiment of the injection process of the plastic is carried out on the metal part with a one or more repeated impressions. This counteracts an otherwise sometimes occurring shrinkage during cooling and ensures that the Verklammerungsstrukturen are at least so far filled that sits even after cooling, the plastic backlash in the Verklammerungsstrukturen. Since the interlocking structures are undercut, this measure has the consequence that unintentional delamination between the plastic part and the metal part is effectively avoided, without a bonding agent being present at the plastic-metal interface. Since in this process at the interface plastic - metal no substance subject to aging or a layer subject to aging is present as adhesion promoter, this ensures a considerably longer media tightness. This is ultimately only dependent on the durability of the plastic itself.

Bei dem vorbeschriebenen Konzept ist es aufgrund des mediendichten Anschlusses des Kunststoffteils an das Metallteil auch nicht erforderlich, die Kontaktfläche zwischen dem Kunststoffteil und dem Metallteil in Kriechrichtung eines eindringenden Mediums möglichst lang und/oder als Labyrinth auszubilden. Vielmehr brauchen die Verklammerungsstrukturen im Unterschied zu vorbekannten, zur Ausbildung einer Labyrinthdichtung dienenden Verklammerungsstrukturen nicht als Nuten ausgeführt zu sein. Die Verklammerungsstrukturen können als hinterschnittene Sacklöcher in die Oberfläche des Metallteils eingebracht sein. Vorteilhaft ist bei einer solchen Maßnahme auch, dass das Metallteil selbst durch die Verklammerungsstrukturen bezüglich seiner Querschnittsfläche kaum geschwächt wird. Dasselbe gilt gleichermaßen auch für den Fall, dass es sich bei dem Metallteil um einen elektrischen Leiter handelt, und zwar in Bezug auf seine für die elektrische Leitfähigkeit maßgebliche Querschnittsfläche. Von Vorteil bei der Einbringung von derartigen Löchern ist auch, dass ein Einbringen derselben im Vergleich zu Nuten einfacher und von der Prozessdauer auch sehr viel schneller von statten geht. Eine solche hinterschnittene Verklammerungsstruktur, die als Sackloch ausgeführt ist, kann beispielsweise durch einen einzigen Laserpuls bereitgestellt werden, der nicht rechtwinklig, sondern mit einem gewissen Winkel auf die Oberfläche des Metallteils trifft. Dabei kann vorgesehen sein, entweder das Metallteil und/oder den Laser während des Prozesses des Einbringens einer Vielzahl derartiger Verklammerungslöcher in ein oder mehrere Richtungen zu schwenken, so dass die als Löcher ausgeführten Verklammerungsstrukturen einen in unterschiedliche Richtungen weisenden Hinterschnitt aufweisen. Derartige Verklammerungsstrukturen sind typischerweise nach Art eines Rasters auf der Oberfläche des Metallteils angeordnet. Die Tiefe der Verklammerungsstrukturen kann, wie dieses aus dem Stand der Technik bekannt ist, etwa 0,05 mm betragen. Grundsätzlich ist möglich, dass die Tiefe auch größer ist. Eine Tiefe von mehr als etwa 0,05 mm wird allerdings nicht als erforderlich angesehen. Bei besonders belasteten Metall-Kunststoff-Verbundbauteilen, wie dieses beispielsweise bei Zierleisten bei Fahrzeugen der Fall ist, bietet es sich an, die Verklammerungsstrukturen auch mit einer größeren Tiefe auszulegen. Dann können Tiefen von etwa 1 mm vorgesehen sein. Der Durchmesser eines solchen Verklammerungsloches entspricht typischerweise dem Durchmesser des Laserstrahls, also beispielsweise zwischen 2 und 150 µm. Der Abstand zwischen derartigen Verklammerungsstrukturen wird im Bereich zwischen 0,1 bis 1 mm betragen. Es versteht sich, dass der Abstand grundsätzlich auch größer sein kann. Bevorzugt ist jedoch ein Abstand im vorgenannten Bereich. Die Tiefe der Verklammerungsstrukturen sowie der Abstand der Verklammerungsstrukturen voneinander wird man in Abhängigkeit von der Beanspruchung des Metall-Kunststoff-Verbundbauteils auslegen. Daher stellen die vorgenannten Angaben lediglich bevorzugte Angaben dar. In the above-described concept, because of the media-tight connection of the plastic part to the metal part, it is also not necessary to design the contact area between the plastic part and the metal part as long as possible and / or as a labyrinth in the creeping direction of an intruding medium. Rather, the interlocking structures need not be designed as grooves, in contrast to previously known, for forming a labyrinth seal serving clamping structures. The Verklammerungsstrukturen can be introduced as undercut blind holes in the surface of the metal part. It is also advantageous in such a measure that the metal part itself is hardly weakened by the Verklammerungsstrukturen with respect to its cross-sectional area. The same applies equally to the case in which the metal part is an electrical conductor, with respect to its relevant for the electrical conductivity cross-sectional area. An advantage of the introduction of such holes is also that an introduction of the same in comparison to grooves easier and the process duration is much faster from equip. Such an undercut Verklammerungsstruktur, which is designed as a blind hole, for example, can be provided by a single laser pulse, which does not meet at right angles, but with a certain angle to the surface of the metal part. It may be provided to pivot either the metal part and / or the laser during the process of introducing a plurality of such Verklammerungslöcher in one or more directions, so that the running as holes Verklammerungsstrukturen have a pointing in different directions undercut. Such Verklammerungsstrukturen are typically arranged in the manner of a grid on the surface of the metal part. The depth of the interlocking structures may be about 0.05 mm as known in the art. In principle, it is possible that the depth is also greater. However, a depth of more than about 0.05 mm will not considered necessary. In the case of particularly stressed metal-plastic composite components, as is the case, for example, with trims on vehicles, it makes sense to design the interlocking structures also with a greater depth. Then depths of about 1 mm can be provided. The diameter of such a Verklammerungsloches typically corresponds to the diameter of the laser beam, so for example between 2 and 150 microns. The distance between such interlocking structures will be in the range of 0.1 to 1 mm. It is understood that the distance can in principle be greater. However, a distance in the aforementioned range is preferred. The depth of the Verklammerungsstrukturen and the distance of the Verklammerungsstrukturen from each other will be interpreted as a function of the stress of the metal-plastic composite component. Therefore, the above information is only preferred information.

Derartige Verklammerungsstrukturen können auch auf andere Art und Weise in die Oberfläche des Metallteils eingebracht werden. So lassen sich derartige Strukturen auch durch Ätzen oder durch Einbringen von rechwinklig zur Oberfläche in das Metallteil eingebrachten Sacklöchern erreichen, wenn bei letzterer Ausgestaltung das Metallteil anschließend einem Walzprozess unterworfen wird. In diesem wird sodann der in der Mündung des Sackloches entstehende Auswurf in das Sackloch hinein geformt, wodurch sich die gewünschte Hinterschneidung ausbildet. Such Verklammerungsstrukturen can also be introduced in other ways in the surface of the metal part. Thus, such structures can also be achieved by etching or by introducing blind holes introduced into the metal part at right angles to the surface, when in the latter embodiment the metal part is subsequently subjected to a rolling process. In this case, the resulting in the mouth of the blind hole ejection is then formed into the blind hole, which forms the desired undercut.

Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen: The invention is described below with reference to an embodiment with reference to the accompanying figures. Show it:

1: einen schematisierten Teilquerschnitt durch ein Metall-Kunststoff-Verbundbauteil und 1 a schematic partial cross-section through a metal-plastic composite component and

2: eine perspektivische Ansicht eines Ausschnitts der Oberfläche des Metallteils der 1. 2 a perspective view of a section of the surface of the metal part of the 1 ,

Ein Metall-Kunststoff-Verbundbauteil 1 umfasst ein Metallteil 2, welches bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Stanzgitter als Einlegeteil zum Ausbilden eines elektrischen Steckverbinders ist. Angeschlossen an die Oberfläche 3 des Metallteils 2 ist ein Kunststoffteil 4. Bei dem Kunststoffteil 4 handelt es sich um die isolierende Kunststoffummantelung des Metallteils. 1 zeigt das Metallteil 2 und das Kunststoffteil 4 in einem Ausschnitt aus dem Bereich ihrer Grenzfläche. Diese ist durch die Oberfläche 3 des Metallteils 2 bereitgestellt. In die Oberfläche 3 des Metallteils sind eine Vielzahl von einzelnen Verklammerungsstrukturen 5 eingebracht. Bei diesen handelt es sich um in die Oberfläche 3 mittels eines Lasers eingebrachte Sacklöcher. Die Längsachse der Verklammerungsstrukturen 5 ist zumindest bei der Mehrzahl der Verklammerungsstrukturen 5 nicht rechtwinklig zu dem Verlauf der Oberfläche 3, sondern zu dieser geneigt, beispielsweise mit einem Winkel von 80° oder weniger. Die in 1 gezeigten Verklammerungsstrukturen 5 sind in der vorbeschriebenen Art und Weise von der Lotrechten zur Oberfläche 3 abweichend gestaltet. Auf diese Weise bildet jede Verklammerungsstruktur 5 einen Hinterschnitt aus. Wie aus 1 erkennbar, sind die Verklammerungsstrukturen 5 in unterschiedliche Richtungen geneigt. Erreicht wird dieses durch Schwenken des Metallteils 2 und/oder des darauf auftreffenden Laserstrahls bei dem Vorgang des Einbringens der Verklammerungsstrukturen 5. A metal-plastic composite component 1 includes a metal part 2 which is a punched grid in the illustrated embodiment as an insert for forming an electrical connector. Connected to the surface 3 of the metal part 2 is a plastic part 4 , In the plastic part 4 it is the insulating plastic coating of the metal part. 1 shows the metal part 2 and the plastic part 4 in a section of the area of their interface. This is through the surface 3 of the metal part 2 provided. In the surface 3 of the metal part are a plurality of individual interlocking structures 5 brought in. These are in the surface 3 blind holes introduced by means of a laser. The longitudinal axis of the interlocking structures 5 is at least in the majority of interlocking structures 5 not perpendicular to the course of the surface 3 but inclined to it, for example at an angle of 80 ° or less. In the 1 shown Verklammerungsstrukturen 5 are in the above-described manner from the perpendicular to the surface 3 deviating designed. In this way, each interlocking structure forms 5 an undercut from. How out 1 recognizable, are the bracketing structures 5 inclined in different directions. This is achieved by pivoting the metal part 2 and / or the incident laser beam in the process of introducing the Verklammerungsstrukturen 5 ,

Insofern wird zur Ausbildung des Metall-Kunststoff-Verbundbauteils in einem ersten Schritt das Metallteil 2 bereitgestellt und anschließend diejenige Oberfläche, an die das Kunststoffteil angeschlossen werden soll, zur Ausbildung der Verklammerungsstrukturen 5 bearbeitet. Hierbei kann es sich um eine einzelne Oberfläche, einen Oberflächenabschnitt oder auch um mehrere Oberflächen bzw. Oberflächenabschnitte des Metallteils handeln. In this respect, the formation of the metal-plastic composite component in a first step, the metal part 2 provided and then that surface to which the plastic part is to be connected, to form the Verklammerungsstrukturen 5 processed. This may be a single surface, a surface portion or even multiple surfaces or surface portions of the metal part.

Das Kunststoffteil 4 wird an der Oberfläche 3 des Metallteils 2 urgeformt. Zu diesem Zweck wird das Metallteil 2 in die Kavität eines Kunststoffurformwerkzeuges eingelegt und ist darin gehalten, bevor die plastifizierte Kunststoffmasse in die Formkavität eingebracht wird. Insofern erfolgt die Urformung des Kunststoffteils 4 an der durch die Verklammerungsstrukturen 5 strukturierte Oberfläche 3 des Metallteils 2 und an den von dem Kunststoffurformwerkzeug selbst bereitgestellten Formflächen. Der Einspritzvorgang der plastifizierten Kunststoffmasse in das Urformwerkzeug wird mit dem üblichen Druck ausgeführt, wodurch die Kunststoffmasse in die Verklammerungsstrukturen 5 eingepresst wird. Zur Begünstigung eines Eindringens von Kunststoff in die Verklammerungsstrukturen 5 kann das Metallteil 2 erwärmt sein. Ist die Kunststoffmasse in die Verklammerungsstrukturen 5 eingedrungen, ist nach Erstarren der Kunststoffschmelze der das Kunststoffteil 4 bildende erstarrte Kunststoff formschlüssig, und zwar in allen Richtungen formschlüssig an die Oberfläche 3 des Metallteils 2 angeschlossen. Um einer möglichen Schwindung des erkaltenden Kunststoffes in den Verklammerungsstrukturen 5 entgegenzuwirken, wird nach einem ersten Einbringen der Kunststoffmasse in die Formkavität ein- oder auch mehrmals nachgedrückt. Durch diese Druckbeaufschlagung der Kavität wird der Kunststoff an die Formwände und in die Verklammerungsstrukturen 5 des Metallteils 2 eingepresst. Da dieses nach einem ersten Abkühlen der Kunststoffschmelze erfolgt, wird hierdurch wirksam einer Schwindung entgegengewirkt. Aus diesem Grunde ist in aller Regel jede Verklammerungsstruktur 5 vollständig mit Kunststoffmasse verfüllt, und zwar spielfrei, zumindest spielfrei in Querrichtung zur Erstreckung der Oberfläche 3 des Metallteils 2. Dieses bedeutet, dass das Kunststoffteil 4 auch nach Abkühlen desselben spielfrei an das Metallteil 2 und ohne Schwindungsspalt an dieses angeschlossen ist. Dieses begründet die besondere Mediendichtigkeit des Metall-Kunststoff-Verbundbauteils 1 an der Grenze zwischen dem Metallteil 2 und dem Kunststoffteil 4. The plastic part 4 gets on the surface 3 of the metal part 2 urgeformt. For this purpose, the metal part 2 placed in the cavity of a Kunststoffurformwerkzeuges and is held therein before the plasticized plastic mass is introduced into the mold cavity. In this respect, the original molding of the plastic part takes place 4 at the by the clamping structures 5 structured surface 3 of the metal part 2 and on the molding surfaces provided by the plastic molding tool itself. The injection process of the plasticized plastic mass in the primary mold is carried out with the usual pressure, whereby the plastic material in the Verklammerungsstrukturen 5 is pressed. To promote penetration of plastic into the interlocking structures 5 can the metal part 2 be warmed up. Is the plastic mass in the Verklammerungsstrukturen 5 penetrated, after solidification of the plastic melt of the plastic part 4 forming solidified plastic form-fitting, in all directions positively to the surface 3 of the metal part 2 connected. To a possible shrinkage of the decomposing plastic in the Verklammerungsstrukturen 5 counteract is after a first introduction of the plastic material in the mold cavity one or more times pressed. By this pressurization of the cavity of the plastic to the mold walls and in the Verklammerungsstrukturen 5 of the metal part 2 pressed. Since this takes place after a first cooling of the plastic melt, this effectively counteracts shrinkage. For this reason, as a rule, any interlocking structure 5 completely filled with plastic compound, and play-free, at least backlash in the transverse direction to the extension of the surface 3 of the metal part 2 , This means that the plastic part 4 even after cooling the same backlash to the metal part 2 and without shrinkage gap is connected to this. This justifies the special media tightness of the metal-plastic composite component 1 on the border between the metal part 2 and the plastic part 4 ,

Die vorstehende Beschreibung macht deutlich, dass der Verbund und die Mediendichtigkeit ohne Einsatz eines Haftvermittlers realisiert werden kann. Daher eignet sich ein solcher Verbund vor allem auch für einseitig an ein Metallteil angeschlossene Kunststoffteile, und zwar insbesondere solche, die einer größeren Belastung und/oder Beanspruchung ausgesetzt sind. Daher eignet sich der vorbeschriebene Verbund vor allem auch zum Herstellen von einseitig an Metallteile angespritzte Kunststoffteile, wie etwa von Einstiegsleisten oder Zierleisten unterschiedlichster Anwendungen, vor allem von Automotive-Anwendungen, da diese besonders kostengünstig und vor allem ohne Einsatz eines kostenintensiven Haftvermittler hergestellt werden können. Auf die gleiche Weise können auch Metallteile als Einlegeteile umspritzt werden, wie dieses bei der Ausbildung eines elektrischen Steckverbinders der Fall wäre. Überdies können ohne Beeinträchtigungen hinnehmen zu müssen, auch mit Zuschlagstoff versetzte Kunststoffmassen an ein Metallteil auf diese Weise angeschlossen werden. The above description makes it clear that the composite and the media tightness can be realized without the use of a primer. Therefore, such a composite is especially suitable for unilaterally connected to a metal part plastic parts, in particular those that are exposed to greater stress and / or stress. Therefore, the above-described composite is especially suitable for producing molded plastic parts on one side of metal parts, such as door sills or trim strips of various applications, especially of automotive applications, as they can be made particularly cost-effective and above all without the use of a costly bonding agent. In the same way, metal parts can be encapsulated as inserts, as would be the case in the formation of an electrical connector. Moreover, without having to accept any adverse effects, plastic aggregates mixed with aggregate can also be connected to a metal part in this way.

2 zeigt in einer perspektivischen Ansicht einen Ausschnitt aus der Oberfläche 3 des Metallteils 2 mit den darin eingebrachten Verklammerungsstrukturen 5. 2 zeigt, dass die Verklammerungsstrukturen 5 nach Art eines Rasters in die Oberfläche 3 des Metallteils 2 eingebracht sind. 2 shows in a perspective view a section of the surface 3 of the metal part 2 with the interlocking structures incorporated therein 5 , 2 shows that the interlocking structures 5 in the manner of a grid in the surface 3 of the metal part 2 are introduced.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben worden. Für einen Fachmann erschließen sich aus diesen Offenbarungen im Umfange der geltenden Ansprüche zahlreiche weitere Ausgestaltungen, die Erfindung verwirklichen zu können. The invention has been described with reference to an embodiment. For a person skilled in the art, these disclosures open up numerous further embodiments within the scope of the applicable claims in order to be able to realize the invention.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Metall-Kunststoff-Verbundbauteil Metal-plastic composite component
2 2: Metallteil metal part
3 3: Oberfläche surface
4 4: Kunststoffteil Plastic part
5 5: Verklammerungsstruktur Verklammerungsstruktur

Claims

Process for producing a stable adhesion promoter-free metal-plastic composite component ( 1 ) comprising the following steps: - providing a metal part ( 2 ), - working the surface of the metal part ( 2 ) to which the plastic part ( 4 ) is to be connected by forming undercut interlocking structures ( 5 ) and - molding plastic onto one or more machined surfaces ( 3 ) or surface portions of the metal part ( 2 ) in a Kunststoffurformwerkzeug for forming the plastic part ( 4 ) under conditions that the plasticized plastic introduced into the plastic molding tool can be inserted into the undercut clamping structures ( 5 ) penetrates and after cooling of the plastic or the metal-plastic composite component ( 1 ) is set form-fitting therein.

A method according to claim 1, characterized in that the process of injection molding of the plastic is carried out with a single or repeated pressing.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that the undercut clamping structures ( 5 ) are executed as holes.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the processing of the surfaces ( 3 ) of the metal part ( 2 ) to which the plastic part ( 4 ) is to be connected, is made by means of a laser.

A method according to claim 4, characterized in that the surface treatment is carried out so that the Verklammerungsstrukturen ( 5 ) have a depth of about ... microns to ... microns.

Metal-plastic composite component comprising a metal part ( 2 ) whose surface ( 3 ) to which the plastic part ( 4 ), undercut bracketing structures ( 5 ) and comprising a plastic part ( 4 ) by interlocking with the interlocking structures ( 5 ) at least in the transverse direction to the contact surface between the metal part ( 2 ) and the plastic part ( 4 ) free of play on the metal part ( 2 ) is fixed by means of a primary molding process carried out in a mold.

Composite component according to claim 6, characterized in that the interlocking structures ( 5 ) are listed as holes.

Composite component according to claim 7, characterized in that the holes have a circular or approximately circular cross-sectional geometry.

Composite component according to claim 7 or 8, characterized in that the interlocking structures ( 5 ) in the manner of a grid on the surface ( 3 ) of the metal part ( 2 ) are arranged.

Composite component according to one of claims 6 to 9, characterized in that the interlocking structures ( 5 ) with a laser in the surface ( 3 ) of the metal part ( 2 ) are introduced.

Composite component according to claim 10, characterized in that the interlocking structures ( 5 ) have a depth of about ... microns to ... microns.

Composite component according to one of claims 6 to 11, characterized in that the metal-plastic composite component ( 1 ) has been prepared using the method according to one of claims 1 to 5.