DE60210491T2

DE60210491T2 - Klebeverbindung mit z-förmigen klammern

Info

Publication number: DE60210491T2
Application number: DE2002610491
Authority: DE
Inventors: A. Ross Willow Park BENSON; D. Patrick Fort Worth SHEAHEN; R. Larry Forth Worth BERSUCH
Original assignee: Lockheed Corp; Lockheed Martin Corp
Current assignee: Lockheed Martin Corp
Priority date: 2001-10-09
Filing date: 2002-06-19
Publication date: 2006-12-14
Anticipated expiration: 2022-06-20
Also published as: US6821368B2; US20030066589A1; DE60210491D1; EP1438179A1; EP1438179B1; WO2003031159A1

Description

1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf ein Verfahren zum Herstellen einer Verbundkonstruktion unter Verwendung von gewebten Vorformlingen und insbesondere auf ein Montieren von Komponenten zu Konstruktionsverbindungen unter Verwendung von Z-förmigen Stiften und gewebten Vorformlingen.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Typische, einschlägig bekannte Verfahren zum Anbringen einer Verbundhaut an den Steg eines Verbundrahmens schließen ein Ausbilden des Steges in Form eines "I" oder "C" ein, was die Herstellung solcher Stege komplexer und kostenaufwendiger macht. Die ge flanschten Segmente werden an angrenzenden Segmenten befestigt unter Verwendung von Verfahren, die denen bei Metallkomponenten verwendeten ähnlich sind, z.B. unter Verwendung von Befestigungselementen. Durch die Verwendung der Befestigungselemente wird das Gewicht der Verbindungen jedoch erhöht.
Diese Verbindungen können auch Übergewichten schwer standhalten. Typische Abhilfen hierfür sind dicke Schichtstapelungen unter Verwendung von vielen Verbundstofflagen, welche große Flanschradien aufweisen. Während dies die Spannkräfte zwischen den Lagen des geflanschten Segments verringert, ist das Resultat eine schwergewichtige Verbindung, wodurch die beim Verwenden von Verbundwerkstoffen realisierten Gewichtsersparnisse ebenfalls verringert werden.
Zum Verbinden von zwei Schicht-Verbundkomponenten wurden bisher Z-förmige Stifte verwendet. So offenbart z.B. die auf Childress lautende US-PS 5 968 639 ein Einsetzen von Z-förmigen Stiften in eine erste Verbundkomponente, um an einer Verbindungsfläche Stoppeln zu bilden, und ein anschließendes Härten der ersten Komponente. Dann wird eine ungehärtete, zweite Komponente mit der ersten Komponente haftend verbunden, wobei sich die Stoppeln in die Fasern der zweiten Komponente und zwischen denselben sowie durch die Haftverbindungslinie erstrecken.
Um die Z-förmigen Stifte in die Verbundschichten einzusetzen, sind mehrere Techniken entwickelt worden. Viele Techniken, wie die, welche in der auf Avila lautenden US-PS 5 919 413 beschrieben worden ist, basieren auf der Verwendung eines kompressiblen Schaumträgers, um die Z-förmigen Stifte vor dem Einsetzen zurückzuhalten. Die Stifte werden in einer Aus richtung gehalten, die zu der Fläche, in die sie eingesetzt werden sollen, im allgemeinen perpendikulär verläuft, und sind nahe der Fläche angeordnet. Um die Stifte in die Fläche zu treiben, wird ein Kolben verwendet, der den Schaumträger komprimiert, während die Stifte eingesetzt werden. Typischerweise werden eine oder mehrere Nylon-Abschälschichten auf der Fläche des Schichtaufbaus vor dem Einsetzen platziert, um eine saubere Verbindungsfläche sicherzustellen und die Stifte zu schützen, ehe die Montage stattfindet. Die Abschälschichten werden vor der Montage entfernt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Verbinden einer ersten und einer zweiten Verbundkomponente vorgesehen, welches Verfahren aufweist:

(a) Einsetzen Z-förmiger Stifte in die erste Komponente vor dem Härten der ersten Komponente, wobei sich Enden der Z-förmigen Stifte über einer Verbindungsfläche der ersten Komponente erstrecken und Stoppeln bilden;
(b) Härten der ersten Komponente;
(c) Vorsehen eines gewebten Vorformlings mit einer Basis und zwei Beinen, die sich von der Basis aus erstrecken, welche Beine einen Schlitz bilden;
(d) Setzen der Basis des Vorformlings gegen die Verbindungsfläche der ersten Komponente, wobei sich die Stoppeln in die Basis des Vorformlings erstrecken;
(e) Einsetzen der zweiten Komponente in den Schlitz des Vorformlings und
(f) Härten des Vorformlings, damit die Basis des Vorformlings an der ersten Komponente und die Beine des Vorformlings an der zweiten Komponente haften, wodurch die Komponenten mit dem Vorformling verbunden werden.

Der Vorformling kann dazu verwendet werden, eine erste und eine zweite Schicht-Verbundkomponente, welche aus Band oder Stoff und einer Harzmatrix gebildet sind, zu montieren. Auf den Außenflächen des Vorformlings sind fakultativ Umwickelschichten platziert. Zwischen den Vorformling und der ersten und der zweiten Komponente wird fakultativ Klebstoff eingebracht. Während des Härtens des Vorformlings können ein Vakuumbeutel sowie eine Werkzeugausrüstung verwendet werden, um die Beine des Vorformlings mit der zweiten Komponente und die Basis des Vorformlings mit der ersten Komponente haftend zu verbinden.
Das Verfahren kann weiterhin im Schritt (d) aufweisen ein Einführen von Klebstoff zwischen die Basis des Vorformlings und die erste Komponente. Das Verfahren kann weiterhin im Schritt (e) aufweisen ein Einführen von Klebstoff zwischen die Beine des Vorformlings und die zweite Komponente. Das Verfahren kann weiterhin vor Schritt (a) ein Anordnen von zumindest zwei Abschälschichten auf der Verbindungsfläche der ersten Komponente und ein Entfernen der Abschälschichten nach Schritt (b) und vor Schritt (d) aufweisen. Das Verfahren kann weiterhin vor Schritt (a) ein Anordnen von zumindest zwei Abschälschichten auf der Verbindungsfläche der ersten Komponente; nach Schritt (b) und vor Schritt (d) ein Entfernen von zumindest einer der Abschälschichten und ein Abschneiden der Stoppeln auf eine Höhe gleich einer Höhe der Abschälschichten, die auf der Verbindungsfläche verbleiben, und ein Entfernen der verbleibenden Abschälschichten nach dem Abschneiden der Stoppeln, aber vor Schritt (d) aufweisen. Das Verfahren kann weiterhin vor Schritt (a) ein Anordnen von zumindest zwei gewebten Textil-Abschälschichten auf der Verbindungsfläche der ersten Komponente und ein Entfernen der Abschälschichten nach Schritt (b) und vor Schritt (d) aufweisen.
Die Abschälschichten können aus Nylonfasern gebildet sein. Sie können aber auch aus Glasfasern gebildet sein.
Das Verfahren kann weiterhin aufweisen vor Schritt (a) ein Anordnen eines elastomerischen Abstandshalters auf der Verbindungsfläche der ersten Komponente; nach Schritt (b) und vor Schritt (d) ein Abschneiden der Stoppeln auf eine Höhe gleich einer Höhe des Abstandshalters und ein Entfernen des Abstandshalters nach dem Abschneiden der Stoppeln, aber vor Schritt (d). Das Verfahren kann weiterhin aufweisen vor Schritt (a) ein Anordnen eines elastomerischen Abstandshalters auf der Verbindungsfläche der ersten Komponente und ein Entfernen des Abstandshalters nach Schritt (b) und vor Schritt (d). Das Verfahren kann weiterhin aufweisen vor Schritt (a) ein Anordnen von zumindest zwei gewebten Abschälschichtlagen auf der Verbindungsfläche der ersten Komponente, wobei zumindest eine der Abschälschichten in Kontakt mit der Verbindungsfläche der ersten Komponente mit einem nicht porösen Film zwischen ihnen ist, und ein Entfernen sowohl der beiden Abschälschichten als auch des nicht porösen Films vor Schritt (d) sowie ein Vorsehen der Z-förmigen Stifte im Inneren eines Schaumträgers, worin Schritt (a) das Einsetzen der Z-förmigen Stifte in die erste Komponente und die Abschälschichten vor dem Härten der ersten Komponente durch Anordnen des Schaumträgers über den Abschälschichten und Ausüben einer Abwärtskraft auf den Schaumträger aufweist.
Das Verfahren kann weiterhin aufweisen vor Schritt (e) ein Einsetzen eines starren Aufweitwerkzeugs in den Schlitz, ein Härten des Vorformlings zum haftenden Verbinden des letzteren mit der ersten Komponente und zum Formen des Schlitzes auf eine Größe des Werkzeugs und ein Entfernen des letzteren und Einbringen eines Klebstoffs in den Schlitz, wobei der Klebstoff im Schritt (e) die zweite Komponente mit dem Vorformling verbindet. Bei diesem Aspekt der Erfindung kann die zweite Komponente eine geringere Breite als das Werkzeug haben. Dieser Aspekt der Erfindung kann weiterhin aufweisen vor Schritt (a) ein Anordnen von zumindest zwei Abschälschichten auf der Verbindungsfläche der ersten Komponente und ein Entfernen der Abschälschichten nach Schritt (b) und vor Schritt (d). Dieser Aspekt der Erfindung kann weiterhin aufweisen vor Schritt (a) ein Anordnen von zumindest zwei gewebten Textilabschälschichten auf der Verbindungsfläche der ersten Komponente und ein Entfernen der Abschälschichten nach Schritt (b) und vor Schritt (d). Dieser Aspekt der Erfindung kann weiterhin aufweisen vor Schritt (a) ein Anordnen eines elastomerischen Abstandshalters auf der Verbindungsfläche der ersten Komponente und ein Entfernen des Abstandshalters nach Schritt (b) und vor Schritt (d).
Die erste Komponente kann eine Verbundplatte aufweisen. Schritt (c) kann weiterhin das Tränken des Vorformlings mit ungehärtetem Harz aufweisen.
Das Verfahren kann weiterhin aufweisen vor Schritt (a) ein Anordnen von zumindest zwei gewebten Abschälschichtlagen über der Verbindungsfläche der ersten Komponente, wobei zumindest eine der Abschälschichten in Kontakt mit der Verbindungsfläche der ersten Komponente ist, und ein Vorsehen der Z-förmigen Stifte im Inneren eines Schaumträgers; Schritt (a) ein Einsetzen der Z-förmigen Stifte in die erste Komponente und die Abschälschichten vor dem Härten der ersten Komponente durch Anordnen des Schaumträgers über den Abschälschichten und Ausüben einer Abwärtskraft auf den Schaumträger und ein Entfernen des Schaumträgers und nach dem Entfernen desselben und nach dem Härten der ersten Komponente im Schritt (b) ein Entfernen von zumindest einer der Abschälschichten und Abscheren vorstehender Enden der Z-förmigen Stifte, so dass sie mit einer äußeren Oberfläche einer verbleibenden der Abschälschichten bündig sind.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die neuartigen, für die Erfindung als charakteristisch angesehenen Merkmale sind in den angefügten Ansprüchen erläutert. Die Erfindung selbst sowie eine bevorzugte Anwendungsart, weitere Aufgaben und Vorteile derselben werden jedoch am besten unter Bezugnahme auf die folgende, ausführliche Beschreibung eines veranschaulichenden Ausführungsbeispiels verständlich, wenn diese in Verbindung mit den beigeschlossenen Zeichnungen gelesen wird.
1 ist eine auseinandergezogene Stirnansicht eines Verfahrens zum Einsetzen von Z-förmigen Stiften in eine erste Komponente vor dem Einsetzen von Z-förmigen Stiften und gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Stirnansicht der Komponente von 1 nach dem Einsetzen der Z-förmigen Stifte und gemäß der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine auseinandergezogene Stirnansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Einsetzen von Z-förmigen Stiften in eine erste Komponente vor dem Einsetzen der Z-förmigen Stifte und gemäß der vorliegenden Erfindung.
4 ist eine Stirnansicht der Komponente von 3 nach dem Einsetzen der Z-förmigen Stifte und gemäß der vorliegenden Erfindung.
5 ist eine auseinandergezogene Stirnansicht eines Verfahrens zum Verbinden einer ersten und einer zweiten Verbundkomponente und gemäß der vorliegenden Erfindung.
6 ist eine Stirnansicht eines Verfahrens zum Vorsehen eines überdimensionierten Schäkels in einem an einer ersten Komponente angebrachten Vorformling und gemäß der vorliegenden Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
1 bis 5 zeigen ein Verfahren zum Miteinanderverbinden von zwei Verbundkomponenten unter Verwendung eines gewebten Vorformlings und Z-förmigen Stiften. In 1 bis 4 ist der Einbau der Z-förmigen Stifte in eine der Komponenten im Einzelnen dargestellt. In 5 ist die Montage der Komponenten unter Verwendung eines Vorformlings im Einzelnen dargestellt.
Unter den Bezeichnungen "Laminierharze" und "Klebstoffe" werden verschiedene Harzsysteme verkauft, obwohl es keine "trennscharfe" Industrie-Standarddefinition gibt, durch die sich eines vom anderen unterscheiden lässt. Die Bezeichnung "Klebstoffe", wie sie vorliegend verwendet wird, hat die Bedeutung eines Harzsystems, das einen niedrigeren Elastizitätsmodul und/oder eine höhere Bruchdehnung hat als das Harz, welches die Matrix der haftend zu verbindenden Teile bildet. Die Kombination dieser Charakteristika wird als "höhere Widerstandsfestigkeit" beschrieben, und Klebstoffe haben eine höhere Widerstandsfestigkeit als Laminierharze, die dahin tendieren, leichter zu brechen, und demgegenüber auch anfälliger für eine Bildung von Rissen aufgrund von Belastungen sind.
Zur allgemeinen Unterscheidung zwischen Laminierharzen und Klebstoffen können Resultate aus Tests der ASTM (American Society For Testing Materials) herangezogen werden. Konstruktions-Laminierharze von hoher Festigkeit haben einen Abschälfestigkeitsschätzwert, der sich im allgemeinen von 0 bis 267,8696 kg/m (0 bis 15 Pfund pro Linearzoll) erstreckt, während die Abschälfestigkeit von Klebstoffen über 267,8696 kg/m (15 Pfund pro Linearzoll) liegt. So zeigt z.B. der Bell-Abschältest (ASTM D3167 "Standard-Testverfahren für den Rollenschälwiderstand von Klebstoffen"), dass die Abschälfestigkeit von AF191, der von 3M aus St. Paul, MN bezogen werden kann, 535,7391 bis 803,6087 kg/m (30 bis 45 Pfund pro Linearzoll) bei Zimmertemperatur beträgt, aber dass die Abschälfestigkeit von 977-3, der von Cytec Industries, Inc. aus West Paterson, NJ bezogen werden kann und der zum Laminieren der Komponenten verwendet wird, 0 bis 107,1478 kg/m (0 bis 6 Pfund pro Linearzoll) beträgt. Hinzu kommt, dass Laminierharze im allgemeinen eine Dehnfestigkeit besitzen, die über 51710,68 kPa (7.500 Pfund pro Quadratzoll) liegt, wie dies unter Verwendung von ATSM D638 ("Standard-Testverfahren für Dehneigenschaften von Kunststoffen") getestet wurde, wobei sich die von Harzen hoher Festigkeit bis zu 68947,57 kPa (10.000 Pfund pro Quadratzoll) erstreckt. Klebstoffe besitzen im Allgemeinen Dehnfestigkeiten von unter 44815,92 kPa (6.500 Pfund pro Quadratzoll). Bei der vorliegenden Anmeldung sind mit "Klebstoffen" somit auch Harzsysteme mit Dehnfestigkeiten, die unter 44815,92 kPa (6.500 Pfund pro Quadratzoll) liegen, sowie mit einer Abschälfestigkeit gemeint, die über 267,8696 kg/m (15 Pfund pro Linearzoll) liegt. Die Bezeichnung "Laminierharze" erstreckt sich auf Harzsysteme mit Dehnfestigkeiten, die über 51710,68 kPa (7.500 Pfund pro Quadratzoll) liegen, und einer Abschälfestigkeit von unter 267,8696 kg/m (15 Pfund pro Linearzoll). Daher kann beim haftenden Verbinden zweier harzgetränkter Komponenten ein Klebstoff zwischen den Komponenten Verwendung finden, damit für eine hohe Haftfestigkeit gesorgt ist.
1 zeigt eine "frische" Verbundplatte 11, die eine Vielzahl von Lagen aus in einer Richtung verlaufendem Band oder gewebter Textilware und eine ungehärtete Harzmatrix aufweist. Das Harz kann irgendeines von mehreren erhältlichen Laminierharzen sein, z.B. 977-3. Die Platte 11 ist eine flache Ebene, kann aber auch gekrümmt sein. Um beim haftenden Verbinden einer zweiten Verbundkomponente mit der Platte 11 für eine festere Verbindung zu sorgen, werden Z-förmige Stifte 13 in eine obere Verbindungsfläche 15 der Platte 11 eingesetzt. Die Stifte 13 sind vorzugsweise aus Graphit oder Titan gebildet und werden anfangs im Inneren eines Schaumträgers 17 gehalten. Sie werden vorzugsweise so eingesetzt, dass sie vertikal zur Fläche 15 verlaufen, wobei die Stifte 13 in einer Matrix vertikal ausgerichtet und angeordnet sind, die die gewünschte Flächendichte und die gewünschten Stellen für die Stifte 13 nach dem Einsetzen derselben vorsieht.
Vor dem Einsetzen der Stifte 13 wird zumindest eine Abschälschicht 19 auf die Verbindungsfläche 15 gelegt. Die Abschälschicht 19 wird vor der Aufbringung mit Harz getränkt, um ein Bluten von Harz aus den Lagen der Platte 11 heraus während des Härtens derselben zu vermeiden. Diese erste Abschälschicht 19 stellt sicher, dass die Verbindungsfläche 15 sauber bleibt, bis die Platte 11 mit einer anderen Komponente haftend verbunden werden soll. Die Verbindungsfläche 15 muss vor dem Aufbringen von Klebstoff frei von Verunreinigungen sein, und die Abschälschicht 19 wird direkt vor Gebrauch desselben entfernt. Typischerweise wird eine zweite, harzgetränkte Abschälschicht 21 über die Abschälschicht 19 gelegt, um über der Verbindungsfläche 15 eine gewünschte Dicke zu erstellen, obwohl zusätzliche Abschälschichten 21 hinzugefügt werden können, um die Dicke zu erhöhen. Diese Dicke bestimmt die Höhe der oberen Enden der eingesetzten Stifte 13 über der Verbindungsfläche 15 und verhindert ein zu tiefes Einsetzen der Stifte 13. Die Abschälschichten 19, 21 sind gewebte Textilware und vorzugsweise aus Glas- oder Nylonfasern gebildet, obwohl Kevlar(RTM)fasern ebenfalls Verwendung finden können. Zwischen den Abschälschichten 19, 21 kann ein nichtporöser, teflon(RTM)beschichteter Film wie TX 1040, der von der Pall Corporation aus East Hills, NY bezogen werden kann, verwendet werden, um nach dem Einsetzen der Stifte 13 und dem Härten der Platte 11 für ein leichteres Entfernen der Abschälschicht 21 zu sorgen.
Nach dem Aufbringen der Abschälschichten 19, 21 und vor dem Einsetzen der Stifte 13 durchläuft der gesamte Lagenstapel, der aus der Platte 11, den Schichten 19, 21 und dem Film 23 besteht, eine Heiß-Entkompaktierung. Das ist ein Prozess, bei dem der Stapel bis auf eine Temperatur erhitzt wird, die ein Fließen des Harzes und ein Nässen sämtlicher Fasern in der Platte 11 durch dasselbe gestattet, aber bei dem die Temperatur und die Zeitspanne bei dieser Temperatur unterhalb der Temperatur und der Zeitspanne liegen, die zur Härtung des Harzes erforderlich sind. Über die Abschälschicht 21 können, obwohl diese nicht dargestellt sind, zusätzliche Abschälschichten gelegt werden, um eine höhere Dicke über der Verbindungsfläche 15 zu erstellen. Der Film 23 kann fakultativ zwischen zusätzlichen Abschälschichten verwendet werden.
Um die Stifte 13 nach dem Heiß-Entkompaktierungsschritt einzusetzen, wird der Träger 17 seitlich auf der Abschälschicht 21 angeordnet, damit die Stifte 13 über den gewünschten Einsetzstellen zu liegen kommen. Eine Unterfläche 25 des die Stifte 13 enthaltenden Trägers 17 wird auf eine Oberfläche 27 der Abschälschicht 21 gelegt. Die Stifte 13 werden unter Verwendung eines (nicht dargestellten) Ultraschall- Rüttelkopfes zum Treiben derselben aus dem Träger 17, durch die Abschälschichten 19, 21 und den Film 23 und durch die Verbindungsfläche 15 in die Platte 11 eingesetzt. Der Rüttelkopf wird auf einer Oberfläche 29 des Trägers angesetzt und während des Rüttelns nach unten getrieben. Der Träger ist aus einem Schaum hergestellt und knickt zwischen dem Kopf und der Abschälschicht 21 ein, während der Kopf sich nach unten bewegt. Da die Stifte 13 starr sind, zwingt der Rüttelkopf diese nach unten, sobald die oberen Enden der Stifte 13 in Kontakt mit der Unterfläche des Kopfes kommen. Die Stifte treten aus dem Träger 17 hervor und durch die Abschälschichten 19, 21 und den Film 23. Die unteren Enden der Stifte 13 treten in die Platte 11 an der Verbindungsfläche 15 ein und durchlaufen einen Bereich der Dicke der Platte 11. Die Stifte 13 werden in die Platte 11 gedrückt, vorzugsweise bis der Rüttelkopf sich nahe der Oberfläche 27 der Abschälschicht 21 befindet.
Der Kopf wird zurückgezogen und der Träger 17 entfernt unter Zurücklassung eines kleinen verbleibenden Bereichs der oberen Enden der Stifte 13 über der Oberfläche 27 der Abschälschicht 21. Wenn die Stifte 13 aus Graphit hergestellt sind, werden die freigelegten Enden derselben abgeschert, damit die oberen Enden der Stifte 13 mit der Oberfläche 27, wie in 2 gezeigt, fluchtend belassen werden. Wenn die Stifte 13 aus Titan sind, wird der Rüttelkopf dazu verwendet, diese nach unten zu treiben, bis die Stifte 13 mit der Oberfläche 27 fluchten. Die Abschälschichten 21 können vor dem Scheren oder dem weiteren Einsetzen der Stifte 13 entfernt werden, um die Dicke des Stapels von Abschälschichten 19, 21 und die sich ergebende Höhe der Stifte 13 abzugleichen, obwohl dies typischerweise nach dem Hinzufügen zusätzlicher Abschälschichten 21 gemacht wird. Bei aus Graphit hergestell ten Stiften 13 können Abschälschichten entfernt und die Enden der Stifte 13 abgeschert werden, nachdem die Platte 11 gehärtet ist.
Sobald sich Stifte auf der gewünschten Höhe befinden, wird die Platte 11 unter Befestigung der Stifte 13 in derselben vollständig gehärtet. Die Abschälschichten 19, 21 haben den Vorteil, Autoklavdrücke um die Stifte herum während des Härtens zu übertragen, wodurch eine gut konsolidierte, verwerfungsfreie Schichtplatte 11 erstellt wird. Die Abschälschichten 19, 21 verbleiben auf der Platte 11 und schützen die Stifte 13 während des Härtens, der Lagerung und der Handhabung der Platte 11, bis die Abschälschichten 19, 21 vor der Montage entfernt werden, damit Stoppeln und die Verbindungsfläche 15 freigelegt werden.
Experimente haben gezeigt, dass eine Höhe von 0,030 Zoll (0,762 mm) der oberen Enden der Stifte 13 über der Verbindungsfläche 15 eine weniger schwierige Entfernung der Abschälschichten 19, 21 sowie ein leichteres "Unterbringen" für ungehärtete Verbundkomponenten gestattet, was bedeutet, dass sie korrekt positionieren können, so dass die Stifte 13 in das Gewebe der zweiten Komponente während der Montage eintreten. In einer Situation, in der die Komponente nicht unterbringt, besteht eine harzreiche Haftverbindung, was die montierte Konstruktion schwächt. Des Weiteren treten bei größeren Höhen erhöhte Schwierigkeiten beim Abziehen der Abschälschichten 19, 21 und beim Veranlassen der Stifte 13, in die zweite Komponente korrekt einzutreten, auf. Es ist jedoch nachgewiesen worden, dass größere Höhen einschließlich 1,27 mm (0,050 Zoll) und 1,778 mm (0,070 Zoll) mit Erfolg verwendet werden können.
Das bevorzugte Verfahren macht von zwei Abschälschichten 19, 21 Gebrauch, von denen jede eine Dicke von annähernd 0,254 mm (0,010 Zoll) aufweist, zuzüglich des Films 23, um die korrekte Höhe der eingesetzten Stifte 13 vorzusehen. Graphit kann beim Erzeugen von Stiftstoppeln mit einer Höhe von bis zu 1,524 mm (0,060 Zoll) verwendet werden, aber ein Überschreiten dieser Höhe kann eine Beschädigung der Stoppeln beim Entfernen der Abschälschichten 19, 21 zur Folge haben. Für höhere Stoppeln sollten Titanstifte verwendet werden. Die Flächendichte der Z-förmigen Stifte 13 mit einem Durchmesser von 0,508 mm (0,020 Zoll) sollte auf 2 % oder darunter gehalten werden, um für eine leichtere Entfernung der Abschälschichten 19, 21 zu sorgen. Titanstifte können auch eine an den Enden ausgebildete Abschrägung besitzen, die für ein leichtes Eindringen in ungehärtete Komponenten sorgt.
Eine alternative Art der Sicherstellung der gewünschten Höhe von eingesetzten Stiften ist in 3 und 4 veranschaulicht, wobei dieses Verfahren vorzugsweise zum Schaffen höherer Stoppeln angewendet wird. Eine ungehärtete Verbundplatte 31 wird mit einer Nylon-Abschälschicht 33 bedeckt, obwohl die Abschälschicht 33 aus anderen Materialien bestehen kann, wie dies vorstehend beschrieben ist. Statt mehrere zusätzliche Abschälschichten zum Erzeugen einer Dicke über der Verbindungsfläche 35 zu verwenden, wird ein elastomerischer Abstandskalter 37 auf der Abschälschicht 33 platziert. Nach dem Heiß-Entkompaktieren der Platte 31, der Abschälschicht 33 und des Abstandshalters 37 wird der Z-förmige Stifte 41 enthaltende Träger 39 auf der Oberfläche 43 des Abstandshalters 37 platziert, um die Stifte 41 zum Einsetzen in Stellung zu bringen. Die Stifte 41 werden durch den Abstands halter 37 und die Abschälschicht 33 und in die Platte 31 getrieben, wie dies vorstehend beschrieben ist. Nach dem Einsetzen wird die Platte 31 gehärtet. Der Abstandshalter 37 schützt die Stifte 41 während des Härtens, der Lagerung und der Handhabung der Platte 31 und wird zusammen mit der Abschälschicht 33 vor der Montage entfernt.
5 zeigt die Montage einer zweiten, gehärteten Verbundkomponente 45 an die gehärtete Platte 11 unter Verwendung eines ungehärteten, gewebten, Pi-förmigen Vorformlings 47. Die Platte 11 enthält die Stifte 13, die unter Anwendung der in 1 und 2 oder in 3 und 4 veranschaulichten Verfahren eingesetzt werden können. Der Vorformling 47 weist eine Basis 49 mit einer kontinuierlichen Unterfläche 51 und zwei aufrechten Beinen 53 auf, die zwischen sich einen Schäkel 55 oder einen Schlitz bilden. Zwischen der Unterfläche 51 des Vorformlings 47 und der Verbindungsfläche 15 der Platte 11 ist ein Klebefilm 57, z.B. AF191, platziert, um den Vorformling 47 mit der Platte 11 haftend zu verbinden. Der Vorformling 47 bringt die Stifte 13 unter, die in das Gewebe der Basis 49 des Vorformlings 47 eintreten. Auf der Innenfläche der Beine 53 im Schäkel 55 ist ein weiterer Klebefilm 59 platziert, um die Beine 53 mit der Komponente 45 haftend zu verbinden. Die Komponente 45 wird dann in den Schäkel 55 eingeführt, bis die Unterfläche 61 der Komponente 45 die nach oben gewandte Fläche 63 des Vorformlings 47 kontaktiert. Der Montageaufbau ist in einem Vakuumbeutel 65 zusammen mit einer Silikongummi-Werkzeugausrüstung 67 eingeschlossen, die zur gleichmäßigen Druckverteilung längs der Außenflächen des Vorformlings 47 verwendet wird. Diese gleichmäßige Verteilung stellt sicher, dass der Vorformling 47 gegen die Fläche 15 der Platte 11 und die Beine 53 gegen die Komponente 45 gedrückt werden, wenn ein Vakuum an den Beutel 65 angelegt wird.
Ein alternatives Montageverfahren bezieht ein Einsetzen eines überdimensionierten Werkzeugs 69 im Inneren des Schäkels 55 des Vorformlings 47 und ein Härten des letzteren mit dem Werkzeug 69 anstelle der Komponente 45 (5) mit ein, wobei das Werkzeug 69 eine Breite hat, die über der der Komponente 45 liegt. Während des Härtens nimmt der Schäkel 55 Größe und Form des Werkzeugs 69 an. Nach dem Härten wird das Werkzeug 69 entfernt und ein (nicht dargestellter) Pastenklebstoff in den Schäkel 55 injiziert. Die Komponente 45 wird anschließend in den überdimensionierten Schäkel 55 eingesetzt und durch den Pastenklebstoff mit dem Vorformling 47 haftend verbunden.
Der Vorformling 47 kann auch andere Formen aufweisen. 7 zeigt einen T-förmigen Vorformling 71 mit einer Basis 73 und einem einzigen, im Allgemeinen vertikalen Bein 75, das sich von der Basis 73 aus erstreckt. Wie vorstehend beschrieben ist, erstrecken sich die Stifte 13 durch die Basis 73 und die Platte 11, um die Haftverbindung zwischen dem Vorformling 71 und der Platte 11 zu verstärken. Am Bein 75 ist eine Verbundkomponente 77 unter Verwendung eines Befestigungselements 79 angebracht, obwohl die Komponente 77 auch durch andere Mittel wie durch Haftverbinden angebracht werden kann. Der Vorformling 71 kann auch als Versteifungselement statt als Verbindungselement verwendet werden, indem er mit einer eine Versteifung benötigenden Platte und dem Bein 75 haftverbunden wird.
Die vorliegende Erfindung verschafft mehrere Vorteile. Bei dem Verfahren zum Einsetzen von Z-förmigen Stiften wird von Abschälschichten Gebrauch gemacht, um für eine Steuerung der Länge des Bereichs der Stifte zu sorgen, der aus der Oberfläche der Platte vorspringt, nachdem die Stifte in die Platte getrieben sind. Des Weiteren halten die Abschälschichten die Verbindungsfläche sauber und schützen die Stifte während Lagerung und Handhabung, ehe die Platte für die Montage benötigt wird. Die Stifte werden in den Basisbereich eines Pi-förmigen, gewebten Vorformlings eingesetzt, wodurch eine Verbindung vorgesehen wird, die fester ist als ohne die Stifte.
Während die Erfindung einerseits lediglich anhand einiger ihrer Formen dargestellt worden ist, ist sie andererseits daher nicht beschränkt, sondern kann verschiedene Abänderungen und Abwandlungen erfahren, ohne dass vom Umfang der angefügten Ansprüche abgewichen wird.

Claims

Verfahren zum Verbinden einer ersten und einer zweiten Verbundkomponente, welches Verfahren aufweist: (a) Einsetzen Z-förmiger Stifte (13) in die erste Komponente vor dem Härten der ersten Komponente, wobei sich Enden der Z-förmigen Stifte über eine Verbindungsfläche der ersten Komponente erstrecken und Stoppeln bilden; (b) Härten der ersten Komponente; (c) Vorsehen eines gewebten Vorformlings (47) mit einer Basis (49) und zwei Beinen (53), die sich von der Basis aus erstrecken, welche Beine einen Schlitz bilden; (d) Setzen der Basis des Vorformlings gegen die Verbindungsfläche der ersten Komponente, wobei sich die Stoppeln in die Basis des Vorformlings erstrecken; (e) Einsetzen der zweiten Komponente in den Schlitz des Vorformlings; und (f) Härten des Vorformlings, damit die Basis des Vorformlings an der ersten Komponente und die Beine des Vorformlings an der zweiten Komponente haften, wodurch die Komponenten mit dem Vorformling verbunden werden.
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend: im Schritt (d) Einführen von Klebstoff zwischen die Basis des Vorformlings und die erste Komponente.
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend: im Schritt (e) Einführen von Klebstoff zwischen die Beine des Vorformlings und die zweite Komponente.
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend: vor dem Schritt (a) Anordnen von zumindest zwei Abschälschichten auf der Verbindungsfläche der ersten Komponente und Entfernen der Abschälschichten nach Schritt (b) und vor Schritt (d).
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend: vor Schritt (a) Anordnen von zumindest zwei Abschälschichten auf der Verbindungsfläche der ersten Komponente; nach Schritt (b) und vor Schritt (d) Entfernen von zumindest einer der Abschälschichten und Abschneiden der Stoppeln auf eine Höhe gleich einer Höhe der Abschälschichten, die auf der Verbindungsfläche verbleiben; und Entfernen der verbleibenden Abschälschichten nach dem Abschneiden der Stoppeln, aber vor Schritt (d).
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend: vor Schritt (a) Anordnen von zumindest zwei gewebten Textilabschälschichten auf der Verbindungsfläche der ersten Komponente und Entfernen der Abschälschichten nach Schritt (b) und vor Schritt (d).
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem: die Abschälschichten aus Nylonfasern gebildet sind.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem: die Abschälschichten aus Glasfasern gebildet sind.
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend: vor Schritt (a) Anordnen eines elastomerischen Abstandshalters auf der Verbindungsfläche der ersten Komponente; nach Schritt (b) und vor Schritt (d) Abschneiden der Stoppeln auf eine Höhe gleich einer Höhe des Abstandshalters; und Entfernen des Abstandshalters nach dem Abschneiden der Stoppeln, aber vor Schritt (d).
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend: vor Schritt (a) Anordnen eines elastomerischen Abstandshalters auf der Verbindungsfläche der ersten Komponente und Entfernen des Abstandshalters nach Schritt (b) und vor Schritt (d).
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend: vor Schritt (a) Anordnen von zumindest zwei gewebten Abschälschichten auf der Verbindungsfläche der ersten Komponente, wobei zumindest eine der Abschälschichten in Kontakt mit der Verbindungsfläche der ersten Komponente mit einem nichtporösen Film zwischen ihnen ist und sowohl beide Abschälschichten als auch der nichtporöse Film vor Schritt (d) entfernt werden, und Vorsehen der Z-förmigen Stifte innerhalb eines Schaumträgers; worin Schritt (a) das Einsetzen der Z-förmigen Stifte in die erste Komponente und die Abschäl schichten vor dem Härten der ersten Komponente durch Anordnen des Schaumträgers über den Abschälschichten und Ausüben einer Abwärtskraft auf den Schaumträger aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend: vor Schritt (e) Einsetzen eines starren Aufweitwerkzeugs in den Schlitz; Härten des Vorformlings zum Haften des Vorformlings an der ersten Komponente und zum Formen des Schlitzes auf eine Größe des Werkzeugs; und Entfernen des Werkzeugs und Aufbringen eines Klebstoffs in dem Schlitz, wobei der Klebstoff im Schritt (e) die zweite Komponente mit dem Vorformling verbindet.
Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die zweite Komponente eine kleinere Breite als das Werkzeug hat.
Verfahren nach Anspruch 12, weiterhin aufweisend: vor Schritt (a) Anordnen von zumindest zwei Abschälschichten auf der Verbindungsfläche der ersten Komponente und Entfernen der Abschälschichten nach Schritt (b) und vor Schritt (d).
Verfahren nach Anspruch 12, weiterhin aufweisend: vor Schritt (a) Anordnen von zumindest zwei gewebten Textilabschälschichten auf der Verbindungsfläche der ersten Komponente und Entfernen der Abschälschichten nach Schritt (b) und vor Schritt (d).
Verfahren nach Anspruch 12, weiterhin aufweisend: vor Schritt (a) Anordnen eines elastomerischen Abstandshalters auf der Verbindungsfläche der ersten Komponente und Entfernen des Abstandshalters nach Schritt (b) und vor Schritt (d).
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die erste Komponente eine Verbundplatte aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem Schritt (c) weiterhin das Tränken des Vorformlings mit ungehärtetem Harz aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend: vor Schritt (a) Anordnen von zumindest zwei gewebten Abschälschichten auf der Verbindungsfläche der ersten Komponente, wobei zumindest eine der Abschälschichten in Kontakt mit der Verbindungsfläche der ersten Komponente ist, und Vorsehen der Z-förmigen Stifte innerhalb eines Schaumträgers; Schritt (a) das Einsetzen der Z-förmigen Stifte in die erste Komponente und die Abschälschichten vor dem Härten der ersten Komponente durch Anordnen des Schaumträgers über den Abschälschichten und Ausüben einer Abwärtskraft auf den Schaumträger und das Entfernen des Schaumträgers aufweist; und nach Entfernung des Schaumträgers und nach Härten der ersten Komponente im Schritt (b) Entfernen von zumindest einer der Abschälschichten und Abscheren vorstehender Enden der Z-förmigen Stifte, so dass sie mit einer äußeren Oberfläche einer verbleibenden der Abschälschichten bündig sind.