DE102020213303A1 - Process for treating surfaces - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Behandlung von Oberflächen (12) von Metallteilen (34) oder von Strangprofilen (10), wobei die Oberflächen (10) in einem nachgeordneten Prozessschritt als Fügezone (24) für eine Metall-Kunststoffverbindung (30) dienen. Auf der die Fügezone (24) bildenden Oberfläche (12) werden a) gezielte Oberflächendefekte erzeugt und/oder b) es wird eine Strukturierung der Oberfläche (12) des Strangprofils (10) vorgenommen und/oder c) es werden makroskopische Strukturen (36) in die Oberfläche (12) eingebracht. Dies bewirkt eine Verbesserung der Ausbildung der Metall-Kunststoff-Verbindung (30) zwischen einem Kunststoffteil (32) und einem Metallteil (34) oder einem Strangprofil (10). Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf eine Metall-Kunststoff-Verbindung (30) zwischen einem Kunststoffteil (32) und einem Strangprofil (10), dessen die Fügezone (24) bildende Oberfläche (12) gemäß dem Verfahren bei der Herstellung des Strangprofils (10) vorbehandelt wird.The invention relates to a method for treating surfaces (12) of metal parts (34) or of extruded profiles (10), the surfaces (10) serving as a joining zone (24) for a metal-plastic connection (30) in a subsequent process step . On the surface (12) forming the joining zone (24), a) targeted surface defects are produced and/or b) the surface (12) of the extruded profile (10) is structured and/or c) macroscopic structures (36) are formed introduced into the surface (12). This improves the formation of the metal-plastic connection (30) between a plastic part (32) and a metal part (34) or an extruded profile (10). The invention also relates to a metal-plastic connection (30) between a plastic part (32) and an extruded profile (10), the surface (12) of which forming the joining zone (24) is produced according to the method used in the production of the extruded profile (10 ) is pretreated.
Description
Technisches Gebiettechnical field
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Behandlung von Oberflächen von Metallteilen oder Strangprofilen, wobei die Oberflächen in einem nachgeordneten Prozessschritt als Fügezonen für eine Metall-Kunststoff-Verbindung dienen. Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf eine Metall-Kunststoff-Verbindung zwischen einem Kunststoffteil und einem Strangprofil, dessen die Fügezone bildende Oberfläche gemäß dem Verfahren bei der Herstellung des Strangprofils vorbehandelt wird.The invention relates to a method for treating the surfaces of metal parts or extruded profiles, with the surfaces serving as joining zones for a metal-plastic connection in a subsequent process step. Furthermore, the invention relates to a metal-plastic connection between a plastic part and an extruded profile, whose surface forming the joining zone is pretreated according to the method during the production of the extruded profile.
Stand der TechnikState of the art
Direktverbindungen zwischen Metall- und Kunststoffbauteilen basieren meist auf einer Modifikation der Grenzfläche der Komponenten, mit der die Verbindungseigenschaften definiert werden. Gängige Methoden sind chemische Vorbehandlungsverfahren, wie beispielsweise Ätzen oder das Aufbringen einer Haftvermittlerschicht. Mechanische Verfahren beinhalten beispielsweise Prägen oder Strahlen mit Abrasivmedien, alternativ sind ebenfalls spanende Verfahren denkbar. Ein weiteres Werkzeug zur Oberflächenmodifikation stellt der Laser dar, mit dem verschiedene Oberflächenstrukturen erzeugt werden können. Im Anschluss an die Oberflächenvorbehandlung steht der Fügeprozess. Dabei wird die schmelzflüssige Kunststoffkomponente derart mit dem Metall in Verbindung gebracht, dass die Oberflächenstruktur des metallischen Fügepartners vollständig ausgefüllt wird. Sobald der flüssige Kunststoff am Metallbauteil erstarrt oder im Fall von Duroplasten vernetzt, ist die Verbindungsbildung abgeschlossen.Direct connections between metal and plastic components are mostly based on a modification of the interface of the components, with which the connection properties are defined. Common methods are chemical pre-treatment processes such as etching or the application of an adhesion promoter layer. Mechanical processes include, for example, embossing or blasting with abrasive media, alternatively, machining processes are also conceivable. Another tool for surface modification is the laser, which can be used to create different surface structures. The joining process follows the surface pre-treatment. The molten plastic component is brought into contact with the metal in such a way that the surface structure of the metallic joining partner is completely filled. As soon as the liquid plastic solidifies on the metal component or, in the case of duroplastics, crosslinks, the connection is complete.
Das Verfahren des Strangpressens stellt ein wirtschaftliches Fertigungsverfahren zur Herstellung von Profilstrukturen dar. Grundsätzlich lassen sich alle Metalle strangpressen, den Hauptanteil bilden jedoch Aluminiumlegierungen. Anwendungsgebiete von Strangpressprofilteilen reichen von Strukturbauteilen für Fahrzeugkarosserien über Konstruktionsprofile und Kühlkörper bis hin zu Fensterrahmen. Beim Strangpressverfahren wird in der Regel versucht, eine möglichst gute Oberflächenqualität zu erzielen.The extrusion process is an economical manufacturing process for the manufacture of profile structures. In principle, all metals can be extruded, but aluminum alloys make up the majority. Areas of application for extruded profile parts range from structural components for vehicle bodies to construction profiles and heat sinks to window frames. In the extrusion process, attempts are usually made to achieve the best possible surface quality.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Behandlung von Oberflächen von Metallteilen oder Strangprofilen vorgeschlagen, wobei die Oberflächen in einem nachgeordneten Prozessschritt als Fügezonen für eine Metall-Kunststoff-Verbindung dienen und auf der die Fügezone bildenden Oberfläche
- a) gezielt Oberflächendefekte erzeugt werden und/oder
- b) eine Strukturierung der Oberfläche des Strangprofils erfolgt und/oder
- c) makroskopische Strukturen in die Oberfläche eingebracht werden,
- a) targeted surface defects are generated and / or
- b) the surface of the extruded profile is structured and/or
- c) macroscopic structures are introduced into the surface,
Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung kann erreicht werden, dass bereits bei der Herstellung, insbesondere von Strangprofilen, die Oberfläche so konfektioniert wird, dass abweichend von einer sonst erzielbaren hohen Oberflächengüte, gezielt mikroskopische Rauigkeiten oder makroskopische Strukturen in die Oberfläche eingebracht werden, die eine spezifische Oberflächenvergrößerung bewirken, die die Ausbildung einer Metall-Kunststoff-Verbindung zwischen einem Polymerteil und einem metallischen Bauteil, insbesondere einem Strangprofil, begünstigen.The solution proposed according to the invention makes it possible for the surface to be finished during production, in particular of extruded profiles, in such a way that, in contrast to a high surface quality that can otherwise be achieved, microscopic roughness or macroscopic structures are introduced into the surface in a targeted manner, which result in a specific surface enlargement effect that promote the formation of a metal-plastic connection between a polymer part and a metallic component, in particular an extruded profile.
Der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung folgend werden gemäß a) und/oder b) mikroskopische Rauigkeiten auf oder in der Oberfläche erzeugt. Die Rauigkeiten liegen im Bereich zwischen 1 µm und 500 µm (Rautiefe). Besonders vorteilhaft ist die Überlagerung größerer Strukturen (1 µm bis 1 mm) mit feinen Strukturen (1 µm bis 100 µm).According to the solution proposed according to the invention, microscopic roughnesses are produced on or in the surface according to a) and/or b). The roughness is in the range between 1 µm and 500 µm (roughness depth). The superimposition of larger structures (1 µm to 1 mm) with fine structures (1 µm to 100 µm) is particularly advantageous.
In Weiterbildung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens werden die makroskopischen Strukturen gemäß c) als Hinterschneidungen, Vertiefungen oder Aufwürfe in die Oberfläche eingebracht. Makroskopische Strukturen können zum Beispiel durch die Matrize beim Strangpressen erzeugt werden, zum Beispiel eine Schwalbenschwanzstruktur mit Hinterschneidungen.In a development of the method proposed according to the invention, the macroscopic structures according to c) are introduced into the surface as undercuts, depressions or bulges. For example, macroscopic structures can be created by the die during extrusion, for example a dovetail structure with undercuts.
Beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren können die makroskopischen Strukturen in der Oberfläche in einer regelmäßigen Orientierung oder in einer stochastischen Verteilung eingebracht werden.In the method proposed according to the invention, the macroscopic structures can be introduced into the surface in a regular orientation or in a stochastic distribution.
In Weiterbildung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens werden die Oberflächendefekte in der Oberfläche des Strangprofils oder des Metallteils gemäß a) als
- - tropfenförmige Aufwürfe,
- - offen Poren,
- - Risse in der Oberfläche,
- - Riefen oder Werkzeuglinien,
- - Säume rekristallisierte Körner auf einer Profilaußenseite oder
- - Orangenhauteffekte
- - teardrop-shaped mounds,
- - open pores,
- - cracks in the surface,
- - Scratches or tool lines,
- - Rims recrystallized grains on a profile outside or
- - Orange peel effects
In Weiterbildung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens erfolgt die Strukturierung der Oberfläche gemäß b) mittels eines Lasers, insbesondere mittels eines Ultrakurzpuls-Lasers.In a further development of the method proposed according to the invention, the surface is structured according to b) by means of a laser, in particular by means of an ultra-short pulse laser.
Alternativ kann beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren eine Strukturierung der Oberfläche des Strangprofils gemäß b) durch Prägen, Schleifen, Fräsen, durch eine Beschichtung oder durch additive oder chemische Verfahren erreicht werden.Alternatively, in the method proposed according to the invention, structuring of the surface of the extruded profile according to b) can be achieved by embossing, grinding, milling, by a coating or by additive or chemical methods.
In einer Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens erfolgt die Erzeugung chaotischer Strukturen gemäß b) auf der Oberfläche durch ein Aufbrechen der Oberfläche im knetförmigen Zustand des erkaltenden Materials des Strangprofils oder des metallischen Bauteils mit einer eine Rotationsbewegung und/oder eine Transversalbewegung ausführenden Nagelplatte. Durch ein derartiges an die vorzubehandelnde Oberfläche angestelltes Werkzeug lassen sich Hinterschneidungen im Mikrobereich erzeugen, die in einem willkürlichen, d. h. unregelmäßigen stochastischen Muster ausgeführt werden können und die die auf diese Weise vorbehandelte Oberfläche erheblich vergrößern.In one embodiment of the method proposed according to the invention, chaotic structures according to b) are produced on the surface by breaking up the surface in the kneaded state of the cooling material of the extruded profile or the metallic component with a nail plate performing a rotational movement and/or a transverse movement. With such a tool placed on the surface to be pre-treated, undercuts can be produced in the micro range, which are in an arbitrary, d. H. irregular stochastic patterns can be executed and which significantly increase the surface area pretreated in this way.
Beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren erfolgen die Transversalbewegung und/oder die Rotationsbewegung der Nagelplatte relativ zur Förderung des Strangprofils oder des metallischen Bauteils in Förderrrichtung.In the method proposed according to the invention, the transverse movement and/or the rotational movement of the nail plate take place relative to the conveying of the extruded profile or the metal component in the conveying direction.
In einer Abwandlung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens können gemäß b) auf der Oberfläche chaotische Strukturen durch Aufbrechen der Oberfläche in knetförmigem Zustand des erkaltenden Materials des Strangprofils oder des Metallteils mittels eines an die Oberfläche anstellbaren und von dieser abstellbaren Pfluges erzeugt werden.In a modification of the method proposed according to the invention, chaotic structures can be produced on the surface according to b) by breaking up the surface in the kneaded state of the cooling material of the extruded profile or the metal part using a plow that can be placed on the surface and removed from it.
Beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren kann des Weiteren bei kontinuierlicher Bewegung des Strangprofils in Förderrichtung eine fortlaufende Struktur mittels einer eine Profilierung am Umfang aufweisenden Rolle erzeugt werden, die bei der Förderung des Strangprofils in Förderrichtung an die vorzubehandelnde Oberfläche angestellt wird.In the method proposed according to the invention, with continuous movement of the extruded profile in the conveying direction, a continuous structure can be produced by means of a roller having a profile on the circumference, which is placed on the surface to be pretreated when the extruded profile is conveyed in the conveying direction.
Durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren lassen sich makroskopische Strukturen, so zum Beispiel in Parallelanordnung angeordnete Schwalbenschwanzgeometrien, Zahnprofilierungen oder Pingeometrien ausführen. Denkbar sind zudem Grabengeometrien (U-Form, V-Form), tropfenförmige Grabenstrukturen oder T-Nutenform oder weitere Querschnittsgestaltungen.The method proposed according to the invention makes it possible to produce macroscopic structures, for example dovetail geometries arranged in parallel, tooth profiles or pin geometries. Trench geometries (U-shape, V-shape), teardrop-shaped trench structures or T-groove shape or other cross-sectional configurations are also conceivable.
Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf eine Metall-Kunststoff-Verbindung zwischen einem Kunststoffteil und einem Strangprofil, dessen die Fügezone bildende Oberfläche gemäß dem Verfahren bei der Herstellung des Strangprofils zur spezifischen Vergrößerung der Oberfläche vorbehandelt wird.In addition, the invention relates to a metal-plastic connection between a plastic part and an extruded profile, the surface forming the joining zone according to the method in the production of the extruded profile for spe cific enlargement of the surface is pretreated.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the Invention
Mittels der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung kann eine gezielte Beeinflussung der Oberfläche, insbesondere beim Strangpressen von Strangprofilen dahingehend erfolgen, dass Bereiche der Oberfläche, die in nachfolgenden Verfahrensschritten als Fügezonen für Metall-Kunststoff-Verbindungen dienen, direkt im Pressprozess des Strangprofils erzeugt werden können. Dies bedeutet, dass die Oberfläche der Strangprofile gezielt mit einer Struktur versehen wird, die sich eignet, um eine dauerhafte Verbindung mit dem Kunststoff einzugehen. Dafür benötigte Strukturen können einerseits eine mikroskopische Rauigkeit aufweisen; alternativ besteht auch die Möglichkeit der Ausbildung makroskopischer Strukturen, beispielsweise Hinterschnitte, Vertiefungen oder Aufwürfe. Beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren kann durch geeignete Werkzeugmodifikationen und/oder Pressprozessmodifikationen die Oberfläche des Strangprofils vorbehandelt werden. Im klassischen Strangpressverfahren wird normalerweise eine Vermeidung von Oberflächenfehlern angestrebt. Bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung werden jedoch gezielt Oberflächendefekte erzeugt, so zum Beispiel Pickups, offene Poren, Oberflächenrisse, Riefen, Werkzeuglinien im mikro- und makroskopischen Größenbereich, ferner PCG-Defekte oder ein Orangenhauteffekt.The solution proposed according to the invention can be used to specifically influence the surface, in particular during the extrusion of extruded profiles, such that areas of the surface that serve as joining zones for metal-plastic connections in subsequent process steps can be produced directly in the extrusion process of the extruded profile. This means that the surface of the extruded profiles is specifically provided with a structure that is suitable for entering into a permanent bond with the plastic. Structures required for this can, on the one hand, have a microscopic roughness; alternatively, there is also the possibility of forming macroscopic structures, for example undercuts, depressions or bulges. In the method proposed according to the invention, the surface of the extruded profile can be pretreated by suitable tool modifications and/or modifications to the pressing process. In the classic extrusion process, the aim is usually to avoid surface defects. However, in the solution proposed according to the invention, surface defects are produced in a targeted manner, for example pickups, open pores, surface cracks, grooves, tool lines in the microscopic and macroscopic size range, as well as PCG defects or an orange peel effect.
Sowohl durch eine gezielte Erzeugung von Oberflächendefekten als auch durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Strukturierung der Oberflächen wie auch durch das Einbringen makroskopischer Strukturen in die Oberfläche wird die spezifische Oberfläche des metallischen Fügepartners der Metall-Kunststoff-Verbindung vergrößert, was die Ausbildung der Festigkeit einer Hybridverbindung in Gestalt einer Kunststoff-Metall-Verbindung erheblich verbessert. Über eine Steigerung der Temperatur und dem vollständigen Eindringen des angeschmolzenen Kunststoffs in die Oberflächendefekte, strukturierten Bereiche oder makroskopischen Strukturen kann durch die Vergrößerung der Oberfläche und vollständiges Ausfüllen mit dem Kunststoffmaterial eine hervorragende Festigkeit einer Metall-Kunststoff-Verbindung erreicht werden.The specific surface area of the metallic joining partner of the metal-plastic connection is increased both through the targeted generation of surface defects and through the structuring of the surfaces proposed according to the invention, as well as through the introduction of macroscopic structures into the surface, which increases the strength of a hybrid connection in shape a plastic-metal connection. By increasing the temperature and the complete penetration of the melted plastic into the surface defects, structured areas or macroscopic structures, an excellent strength of a metal-plastic connection can be achieved by enlarging the surface and completely filling it with the plastic material.
Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung können sowohl regelmäßig orientierte Strukturierungen erzeugt werden also auch solche, die chaotische Strukturen mit vielen Hinterschneidungen umfassen. Es lässt sich durch geeignete, modifizierte Werkzeuge, beispielsweise rotierende Plattenkörper mit einer Dornanordnung, ein Aufbrechen der Oberfläche im noch knetförmigen Zustand des erkaltenden Strangprofils erreichen. Die Regelmäßigkeit der in der zu behandelnden Oberfläche erzeugten Strukturen kann dadurch erhöht werden, dass das Werkzeug, in Gestalt einer rotierenden Nagelplatte oder eines Pflugs oder dergleichen, zusätzliche, einander überlagernde Bewegungen ausführt. Bei der Verwendung eines Werkzeugs, wie beispielsweise einer Nagelplatte, kann dessen Rotationsbewegung durch eine Transversalbewegung überlagert werden. Dadurch werden im am Werkzeug in Förderrichtung vorbeitransportierten Strangprofil Strukturen erzeugt, die eine erhebliche Vergrößerung der Oberfläche im Bereich der Fügezone der Metall-Kunststoff-Verbindung ermöglichen.With the solution proposed according to the invention, both regularly oriented structurings can be produced, as well as structurings that include chaotic structures with many undercuts. Suitable, modified tools, for example rotating plate bodies with a mandrel arrangement, can be used to break up the surface while the cooling extruded profile is still in the kneadable state. The regularity of the structures produced in the surface to be treated can be increased by the tool, in the form of a rotating nail plate or a plow or the like, carrying out additional, overlapping movements. When using a tool, such as a nail plate, its rotational movement can be superimposed by a transverse movement. As a result, structures are produced in the extruded profile transported past the tool in the direction of conveyance, which enable a considerable increase in the surface area in the area of the joining zone of the metal-plastic connection.
Durch den in den Strangpressprozess integrierten Strukturierungsprozess kann der ansonsten nachgelagerte Strukturierungsprozess entfallen, des Weiteren alle damit verbundenen Handhabungs-, Lagerungs- und Reinigungsschritte. Somit ist ein schnellerer und kostengünstigerer Verfahrensablauf möglich. Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung lassen sich makroskopische Strukturen (über eine Matrize) mit mikroskopischen Strukturen (beispielsweise Oberflächendefekte) vergleichsweise einfach und in einem Arbeitsschritt realisieren.Due to the structuring process integrated into the extrusion process, the otherwise downstream structuring process can be omitted, as well as all the associated handling, storage and cleaning steps. A faster and more cost-effective process sequence is thus possible. With the solution proposed according to the invention, macroscopic structures (via a matrix) with microscopic structures (for example surface defects) can be realized comparatively easily and in one work step.
Figurenlistecharacter list
Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawings and the following description.
Es zeigen:
-
1 eine perspektivische Ansicht eines Strangprofils mit einer makroskopischen Struktur, -
2 eine Metall-Kunststoff-Verbindung zwischen einem Kunststoffteil und einem metallischen Teil mit einer makroskopischen Struktur, -
3 eine Draufsicht auf einen strukturierten Bereich eines Strangprofils, -
4 eine Seitenansicht des Strangprofils gemäß3 , -
5 eine schematische Darstellung eines Werkzeugs in Gestalt einer Nagelplatte zur Erzeugung chaotischer Strukturen auf der Oberfläche des Strangprofils und -
6 die Darstellung eines Pflugs zum Aufbrechen der Oberfläche des erkaltenden Materials eines Strangprofils sowie eine Darstellung einer eine Profilierung am Umfang aufweisenden Rolle.
-
1 a perspective view of an extruded profile with a macroscopic structure, -
2 a metal-plastic connection between a plastic part and a metallic part with a macroscopic structure, -
3 a plan view of a structured area of an extruded profile, -
4 a side view of the extruded profile according to FIG3 , -
5 a schematic representation of a tool in the form of a nail plate for generating chaotic structures on the surface of the extruded profile and -
6 the representation of a plow for breaking up the surface of the cooling material of an extruded profile and a representation of a roller having a profile on the circumference.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.In the following description of the embodiments of the invention, the same or similar elements are denoted by the same reference symbols, with a repeated description of these elements being dispensed with in individual cases. The figures represent the subject matter of the invention only schematically.
Aus der perspektivischen Ansicht gemäß
Aus der erwähnten
Aus der Darstellung gemäß
Anstelle des in
Den Darstellungen gemäß den
Bei den in den
Der
Die schematisch in
Wie in
Eine weitere Möglichkeit, die Oberfläche 12 des erkaltenden Materials des Strangprofils 10 aufzubrechen und eine Strukturierung 14 zu erzeugen, ist die Behandlung der Oberfläche 12 mit einem Pflug 76 beziehungsweise einer Pflugschar 78, über welche bei Anstellung an die Oberfläche 12, welche die spätere Fügezone 24 bildet, Werkzeuglinien erzeugt werden. Ist der Pflug 76 beziehungsweise die Pflugschar 78 stationär angeordnet, so werden die Werkzeuglinien beziehungsweise die Riefen 56 durch die Förderbewegung des Strangprofils 10 in Förderrichtung 60 durch die Fördereinrichtung 62 erzeugt.Another way of breaking up the
Alternativ besteht die Möglichkeit, eine Strukturierung 14 auf der Oberfläche 12, d. h. der späteren Fügezone 24, durch eine Rolle 80 aufzubringen. Die Rolle 80 ist in der Lage, eine An-/Abstellbewegung 74 an der Oberfläche 12 des Strangprofils 10 auszuführen, und umfasst an ihrem Umfang 84 eine Profilierung 82. Auch durch das Anstellen der Rolle 80 entsprechend der An-/und Abstellbewegung 74 kann eine Strukturierung der Oberfläche 12, d. h. deren spezifische Oberflächenvergrößerung erfolgen.Alternatively, there is the possibility of a
Neben den Vorgehensweisen zur Erzeugung mikroskopischer Rauigkeiten können die makroskopischen Strukturen 36 in der Oberfläche 12 erzeugt werden, wobei beispielsweise die in
Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung kann die Fügezone 24 für später auszubildende Metall-Kunststoff-Verbindungen 30 direkt im Pressprozess des Strangprofils 10 vorbereitet werden. Dies bedeutet, dass die Oberfläche 12 der Strangprofile 10 gezielt mit einer Strukturierung 14 versehen werden kann. Die dafür benötigten Strukturen zeichnen sich einerseits durch eine mikroskopische Rauigkeit und andererseits durch die Ausbildung makroskopischer Strukturen 36 aus.Due to the solution proposed according to the invention, the joining
Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren zielt entgegen der üblichen Vorgehensweise, möglichst glatte Oberflächen 12 zu erreichen, auf das Gegenteil und provoziert Oberflächenfehler, die normalerweise bei der Herstellung von klassischen Strangprofilen vermieden werden sollen. Derartige Oberflächendefekte sind beispielsweise Pickups, offene Poren, Risse 58, Werkzeuglinien/Riefen 56, PCG-Defekte oder Orangenhauteffekte.Contrary to the usual procedure of achieving
Durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren kann die Oberflächenstrukturierung im mikroskopischen und makroskopischen Bereich zur spezifischen Oberflächenvergrößerung genutzt werden, die die Qualität einer Metall-Kunststoff-Verbindung erheblich verbessert.With the method proposed according to the invention, the surface structuring in the microscopic and macroscopic range can be used to increase the specific surface area, which considerably improves the quality of a metal-plastic connection.
Während beispielsweise mikroskopische Strukturen in der Größenordnung von Rauigkeiten zwischen 1 µm bis 500 µm (gemessene Rautiefe) ausgebildet sein können, können beispielsweise gröbere Strukturen in einer Rauigkeit zwischen 100 µm und 1 mm ausgeführt werden. Besonders günstige Effekte lassen sich dadurch erreichen, dass gröbere Strukturen in einer Größenordnung zwischen 100 µm und 1 mm mit feineren Strukturen (1 µm bis 100 µm) überlagert werden. Neben den obenstehend für makroskopische Strukturen bereits erwähnten Schwalbenschwanzgeometrien 90 und Zahnprofilierungen sind Pingeometrien denkbar, ebenso wie Grabengeometrien in U- oder V-Form, tropfenförmig ausgeführte Grabenstrukturen oder T-Nutformen.For example, while microscopic structures can be formed in the order of magnitude of roughness between 1 μm and 500 μm (measured surface roughness), coarser structures can be designed with a roughness between 100 μm and 1 mm. Particularly favorable effects can be achieved by superimposing finer structures (1 µm to 100 µm) on coarser structures of a size between 100 µm and 1 mm. In addition to the above for macroscopic structures already In addition to the above-mentioned dovetail geometries 90 and tooth profiles, pin geometries are conceivable, as are trench geometries in a U or V shape, teardrop-shaped trench structures or T-groove shapes.
Bei den Oberflächendefekten, die in der Oberfläche 12 des Strangprofils 10 vorhanden sind oder erzeugt werden, kann es sich um tropfenförmige Aufwürfe (pick-ups) handeln, die parallel zur Extraktionsrichtung verlaufen. Im Allgemeinen variiert die Länge eines derartigen tropfenförmigen Aufwurfs zwischen 0,5 µm bis 3 mm und ist überall auf der Oberfläche zu finden. Die Ausbildungsgröße dieser tropfenförmigen Aufwürfe hängt von den Prozessparametern ab. Als weiterer Oberflächendefekt neben offenen Poren, Rissen 58 in der Oberfläche 12, Riefen 56 oder Werkzeuglinien sind Säume rekristallisierter Körner auf der Außenseite von Profilen zu nennen, die auch als PCG-Defekte (peripheral coarse grain defect) bezeichnet werden. Es kommt zu einer Ausbildung eines Saumes rekristallisierter Körner auf der Außenseite von Profilen, da hier die Verformungsgeschwindigkeit und die lokalen Umformgrade höher sind als im Zentrum des entsprechenden Profils.The surface defects that are present or are created in the
Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.The invention is not limited to the exemplary embodiments described here and the aspects highlighted therein. Rather, within the range specified by the claims, a large number of modifications are possible, which are within the scope of expert action.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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