BR102016007517A2

BR102016007517A2 - método para conectar uma peça de trabalho de superfície estruturada e uma peça de trabalho de plástico

Info

Publication number: BR102016007517A2
Application number: BR102016007517A
Authority: BR
Inventors: Eduardo Etzberger Feistauer; Jorge Fernandez Dos Santos; Sergio De Traglia Filho Amancio
Original assignee: Helmholtz Zentrum Geesthacht Zentrum Für Material Und Küstenforschung Gmbh
Priority date: 2015-04-10
Filing date: 2016-04-05
Publication date: 2016-10-11
Also published as: CA2924209A1; EP3078480B1; EP3078480A1; ES2745406T3; PT3078480T; US20160297138A1; US9925717B2

Abstract

a presente invenção refere-se a método para conectar peças de trabalho de superfície estruturada (1) e de plástico (7) usando ferramenta de junção que inclui sonotrodo (9), a dita peça de trabalho de superfície estruturada (1) compreendendo seção de superfície de contato estruturada (3) compreendendo elementos do tipo pino (5) se estendendo para longe da seção de superfície de contato estruturada (3), o dito método compreendendo as seguintes etapas: posicionar as peças de trabalho de superfície estruturada (1) e de plástico (7) em bigorna (11) de modo que a seção de superfície de contato estruturada (3) se volte para superfície de contato (13) da peça de trabalho de plástico (7), posicionar a ferramenta de junção na peça de trabalho de metal (1) de modo a colocar o sonotrodo (9) em con-tato com superfície externa (15) da peça de trabalho de metal (1), a super-fície externa (15) sendo oposta à seção de superfície de contato estruturada (3), aplicar pressão (17) no sonotrodo (9) e/ou na bigorna (11) perpendicular à superfície de contato (3, 13) para manter as peças de trabalho (1, 7) fixas entre a bigorna (11) e o sonotrodo (9) e aplicar vibrações ultrassônicas (19) nas peças de trabalho (1, 7) pelo sonotrodo (9) por período de tempo prede-terminado, de modo que o amolecimento da peça de trabalho de plástico (7) seja induzido e os elementos do tipo pino (5) penetrem-na.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO PARA CONECTAR UMA PEÇA DE TRABALHO DE SUPERFÍCIE ESTRUTURADA E UMA PEÇA DE TRABALHO DE PLÁSTICO".

[001] A presente invenção refere-se a um método para conectar uma peça de trabalho de superfície estruturada e uma peça de trabalho de plástico por meio de uma ferramenta de união usando vibrações ultrassônicas.

[002] A relevância de materiais leves aumentou nos campos de tecnologia automotiva, ferroviária, ou aviação bem como em aplicações médicas. Dispositivos, que são uma combinação de peças de trabalho de metal ou liga de metal ou plástico, são frequentemente usados a fim de reduzir signíficantemente o peso enquanto mantêm as propriedades desejadas, tais como rigidez, resistência à corrosão, im-permeabilídade ou resistência química. Em particular, polímeros reforçados com fibra (FRP) são usados em combinação com metais leves para fornecer materiais com excelentes propriedades mecânicas para a indústria. Neste aspecto, é o desafio para desenvolvimento técnica fornecer técnicas de união confiáveis, em particular, a fim de unir componentes de metal com componentes plásticos.

[003] A partir da técnica anterior é conhecido que estruturas híbridas de metal/plástico podem simplesmente ser obtidas por fixação mecânica. Este método normalmente permite a fácil desmontagem, inspeção e reciclagem dos componentes. O engate mecânico pode ser realizado por cavilhas, parafusos, braçadeiras ou rebites. Contudo, estes conectores mecânicos envolvem elementos adicionais que aumentam o peso da peça de trabalho inteira. Em particular, para aplicações em tecnologia de aviação, isto é uma desvantagem, porque minimizar o peso de cada dispositivo é uma consideração maior neste campo. Uma desvantagem adicional de fixação mecânica de estruturas híbri- das é o fato de que são gerados altos níveis de concentração de tensão na localização da conexão, e que a conexão propriamente dita pode ser um ponto de partida para uma rachadura em pelo menos um dos componentes. Em particular, polímeros reforçados podem ser sig-nificantemente alterados em suas propriedades introduzindo os furos necessários para as conexões mecânicas. Especialmente, a resistência no plano do polímero reforçado pode ser enormemente reduzida. Além do mais, conexões mecânicas exigem o uso de vedantes devido às perdas herméticas.

[004] Outro método preferido é unir estruturas híbridas de me-tal/plástico por ligação adesiva. Este método consiste em aplicar um adesivo entre parceiros de metal e plástico e uma pressão externa e/ou calor durante a cura do adesivo. Este método exige preparação de superfície intensiva dos materiais associados com as etapas de múltiplos processos e um longo tempo de cura, tornando este processo bastante complexo, dispendioso e demorado. Adicionalmente, é frequentemente questionável se uma junta formada por um adesivo somente é suficientemente estável. É por isto que este método é frequentemente combinado com fixação mecânica.

[005] Enquanto no caso de conexões entre dois componentes de metal, as técnicas de solda convencionais, tal como solda à base de fusão ou à base de fricção, provaram resultar em juntas estáveis mesmo em situações onde somente conexões pontuais são possíveis. No entanto, estas técnicas não podem simplesmente ser empregadas no caso de conexões de metai/plástico. Normalmente, as temperaturas de solda para metais são muito maiores que para material termoplásti-co, e materiais de termocura não podem ser soldados na medida em que estes materiais não fundem. Frequentemente é exigido um tratamento de superfície anterior que é demorado. Além disso, a solda é frequentemente conectada com uma alta entrada de energia, o que pode levar ao problema em que o material na vizinhança do ponto de solda é significantemente influenciado, e as propriedades do material são alteradas.

[006] Outro método recentemente desenvolvido é junção de ponto de fricção, descrito em U.S. 2011/0131784 A1, em que calor friccio-nal é usado para plastificar o parceiro de metal e subsequentemente fundir a peça de trabalho de plástico para formar uma junção pontual. Mas este método é adequado somente para ligas de módulo de baixa elasticidade tal como magnésio e alumínio, de modo que esta técnica não pode ser usada para juntas onde a parte de metal é feita, por exemplo, de aço inoxidável ou ligas de titânio, que exigem muito mais calor para plastificar a parte de metal, induzindo à degradação térmica excessiva da peça de trabalho políméríca.

[007] Em abordagens desenvolvidas recentemente para aumentar bastante o desempenho mecânico de juntas de sobreposição de metal/plástíco, tal como estabilidade estrutural e propriedades mecânicas fora do plano, reforços 3D são produzidos na superfície de metal. Foi mostrado que estas estruturas podem ser produzidas tratando a superfície de metal por tecnologia de feixe de elétrons, que é usado para fundir localmente a superfície de metal para criar furos e protube-râncias e subsequentemente o polímero (ou composto) é adicionado camada por camada. No entanto, a tecnologia de feixe de elétrons exige um ambiente a vácuo, restringindo o tamanho da peça de trabalho de metal ser tratado. Além do mais, a deposição exigida ou processo de laminação torna esta tecnologia extremamente demorada. Outra desvantagem desta tecnologia está relacionada à capacidade de reprodução reduzida das geometrias de pino individual, limitada pelo acúmulo não suportado do metal fundido ao formar aos pinos. Outra opção é usar a solda de arco elétrico para soldar micropinos na superfície do parceiro metálico. No entanto, todos os problemas de proces- sos de solda baseados em fusão relacionados com rachaduras de solidificação, fragilização por hidrogênio, e evaporação de elementos de liga também afetam as propriedades mecânicas aqui.

[008] Portanto, é o objetivo da presente invenção fornecer um método para unir peças de trabalho de plástico e superfície estruturada resistente à rachadura e tolerante a dano, em particular para formar uma junta sobreposta, cujo método pode ser facilmente aplicado e que não tem os inconvenientes acima mencionados.

[009] Este objetivo é alcançado por um método para conectar uma peça de trabalho de superfície estruturada e uma peça de trabalho de plástico usando uma ferramenta de junção que inclui uma máquina de solda ultrassônica com um sonotrodo, a dita peça de trabalho de superfície estruturada compreendendo uma seção de superfície de contato estruturada, a dita seção de superfície de contato estruturada compreendendo elementos do tipo pino se estendendo para longe da seção de superfície de contato estruturada. O método inclui as seguintes etapas: [0010] - posicionar a peça de trabalho de superfície estruturada e a peça de trabalho de plástico em uma bigorna de modo que a seção de superfície de contato estruturada se volta para uma superfície de contato da peça de trabalho de plástico, [0011] - posicionar a ferramenta de junção na peça de trabalho de superfície estruturada de modo a colocar o sonotrodo em contato com uma superfície externa da peça de trabalho de superfície estruturada, a superfície externa sendo oposta à seção de superfície de contato estruturada, [0012] - aplicar uma pressão no sonotrodo e/ou na bigorna perpendicular à superfície de contato para manter as peças de trabalho fixas entre a bigorna e o sonotrodo e aplicar vibrações ultrassônicas nas peças de trabalho pelo sonotrodo por um período de tempo prede- terminado, de modo que o amolecimento da peça de trabalho de plástico é induzido e os elementos do tipo pino penetrem na peça de trabalho de plástico.

[0013] Este método emprega energia uitrassônica e pressão para unir uma peça de trabalho de superfície estruturada com recursos de superfície de ancoragem 3D integrados e uma peça de trabalho de plástico inserindo os recursos de superfície de ancoragem 3D na peça de trabalho de plástico, de preferência feita de composto termoplástico e/ou de polímero reforçado com fibra. A energia uitrassônica é aplicada por uma máquina de solda uitrassônica que transfere as vibrações ultrassônicas para a peça de trabalho por meio de um sonotrodo. Em particular, as vibrações perpendiculares ou paralelas ao plano de contato podem ser aplicadas ou pode ocorrer movimento do tipo torção. A pressão pode ser aplicada externamente pela máquina de solda ul-trassônica e/ou a bigorna. Esta combinação criará inícialmente fricção na interface entre os elementos de ancoragem metálicos e o material polimérico, resultando em amolecimento da peça de trabalho poiimérí-ca. Subsequentemente, isto permite que os elementos de ancoragem sejam inseridos na peça de trabalho polimérica adjacente. A matriz de polímero consolidada na interface aderirá à peça de trabalho de superfície estruturada aumentando o travamento mecânico.

[0014] Neste aspecto, deve ser notado que o termo peça de trabalho de superfície estruturada como usado aqui, cobre as peças de trabalho feitas somente de metal, uma liga de metal, ou uma mistura de um metal e uma liga de metal com um material adicional tal como fibras, whiskers, ou outras partículas. Adicionalmente, a peça de trabalho de superfície estruturada pode também ser formada de cerâmicas ou polímeros reforçados com fibra.

[0015] Além do mais, é preferido que no método da presente invenção a pressão e vibrações ultrassônicas sejam removidas e o so- notrodo seja retraído depois que a conexão foi formada.

[0016] Em uma modalidade preferida adicional, os recursos de superfície 3D são formados como elementos do tipo pino compreendendo elementos de ancoragem em suas extremidades distais. Primeiramente, tal geometria do tipo pino é bastante simples, de modo que a produção de uma estrutura de seção de superfície desta maneira não complica os processos de produção inteiros das peças de trabalho a um ponto intolerável. Se os elementos do tipo pino compreendem elementos de ancoragem em suas extremidades distais, isto é, existe pelo menos um aumento nas dimensões do pino na direção de suas extremidades distais transversalmente à direção longitudinal do pino, a estabilidade da conexão é ainda aumentada entre os elementos do tipo pino inseridos na peça de trabalho plástica e a peça de trabalho plástica. Estes elementos de ancoragem são de preferência desenhados como cabeças cônicas ou esféricas ou convexas ou do tipo seta ou do tipo gancho. A estabilidade é aumentada devido ao fato de que o polímero amolecido encerra os elementos de ancoragem antes da solidificação.

[0017] É ainda preferido que os elementos do tipo pino tenham um comprimento de 1 a 5 mm na direção perpendicular à seção de superfície de contato e/ou a seção de superfície de contato estruturada compreenda entre 3 a 10 elementos do tipo pino por cm2. Tal configuração provou ser suficiente para fornecer a estabilidade da conexão exigida.

[0018] De preferência, o método da presente invenção é usado com peças de trabalho de superfície estruturada que são formadas de alumínio ou uma liga de alumínio ou formadas de magnésio ou uma liga de magnésio. Estes materiais têm um alto impacto em estruturas híbridas leves. Além do mais, este método também é particularmente adaptado a peças de trabalho de superfície estruturada formada de titânio ou uma liga de titânio. Este material é frequentemente usado em tecnologia de aviação devido a sua alta estabilidade mecânica. É claro, esta seleção de materiais possíveis não está destinada a excluir uma variedade de outros materiais possíveis, este método de junção pode ser usado com eles.

[0019] Além do mais, é preferido que a peça de trabalho de superfície estruturada seja produzida por um método de moldagem de injeção de metal, que compreende as seguintes etapas: [0020] - formar uma mistura misturando um pó de metal e/ou pó de liga de metal com um aglutinante, [0021] - formatar a mistura por moldagem de injeção para fornecer à peça de trabalho resultante pelo menos uma seção de superfície estruturada 3, com a seção de superfície estruturada 3 tendo elementos do tipo pino 5, e [0022] - sinterizar a peça de trabalho estruturada, para formar a peça de trabalho de superfície estruturada formatada 1 tendo uma seção de superfície estruturada 3.

[0023] O método da presente invenção provou ser particularmente adequado para conectar peças de trabalho de superfície estruturada produzidas desta maneira com peças de trabalho de plástico, na medida em que a etapa de moldagem de injeção envolvida permite uma maneira simples para formar os elementos do tipo pino durante a produção das peças de trabalho. É meramente exigido usar um molde sendo formado com recessos que correspondem com os elementos do tipo pino e não existe etapa de formação adicional exigida. Detalhes adicionais desta tecnologia são descritos em EP 2 468 436 B1.

[0024] A produção da peça de trabalho de superfície estruturada pode ainda compreender as etapas de: [0025] - submeter a peça de trabalho estruturada à remoção de aglutinante químico e [0026] - submeter a peça de trabalho estruturada que foi submetida à remoção de aglutinante químico, a remoção de aglutinante térmico antes de sinterizar a peça de trabalho.

[0027] A seguir o método da presente invenção é descrito por meio de exemplo com respeito aos desenhos anexos em que: [0028] A figura 1 mostra um esquema de um dispositivo para realizar uma modalidade do método da presente invenção.

[0029] A figura 2 mostra as etapas de uma modalidade do método da presente invenção.

[0030] A figura 3 mostra um esquema de uma junta produzida.

[0031] A figura 4 mostra uma vista em seção de juntas realizadas por diferentes exemplos dos elementos do tipo pino.

[0032] A figura 5 mostra um esquema de uma junta produzida com uma montagem de peças de trabalho de plástico.

[0033] A figura 6 mostra um primeiro exemplo da aplicação do método da presente invenção.

[0034] A figura 7 mostra um segundo exemplo da aplicação do método da presente invenção.

[0035] A figura 8 mostra um terceiro exemplo da aplicação do método da presente invenção.

[0036] A figura 9 mostra um quarto exemplo da aplicação do método da presente invenção.

[0037] A figura 10 mostra um quinto exemplo da aplicação do método da presente invenção.

[0038] A figura 11 mostra um sexto exemplo da aplicação do método da presente invenção.

[0039] Como mostrado na figura 1, o dispositivo para realizar uma modalidade da presente invenção é mostrado com o qual uma peça de trabalho de superfície estruturada 1 compreendendo uma seção de superfície de contato estruturada 3 com elementos do tipo pino 5 que se estendem para longe da seção de superfície de contato estruturada 3, e uma peça de trabalho de plástico 7 pode ser conectada uma com a outra.

[0040] Na modalidade preferida do método descrito aqui, a peça de trabalho de superfície estruturada 1 é produzida por um método de moldagem de injeção de metal, que compreende as seguintes etapas: [0041] - formar uma mistura misturando um pó de metal e/ou pó de liga de metal com um aglutinante, [0042] - formatar a mistura por moldagem de injeção para fornecer à peça de trabalho resultante pelo menos uma seção de superfície estruturada 3, com a seção de superfície estruturada 3 tendo elementos do tipo pino 5, e [0043] - sinterizar a peça de trabalho estruturada, para formar a peça de trabalho de superfície estruturada formatada 1 tendo uma seção de superfície estruturada 3.

[0044] Em particular, este método de produção ainda pode compreender as etapas de submeter a peça de trabalho estruturada à remoção de aglutinante químico, e submeter a peça de trabalho estruturada que foi submetida à remoção de aglutinante químico, à remoção de aglutinante térmico antes de sinterizar a peça de trabalho.

[0045] No entanto, também é concebível que nesta modalidade preferida, a peça de trabalho de superfície estruturada 1 é formada de alumínio ou uma liga de alumínio, magnésio ou uma liga de magnésio ou titânio ou uma liga de titânio.

[0046] Além do mais, nesta modalidade preferida, a peça de trabalho de plástico 7 é formada de um material plástico reforçado com fibra.

[0047] O dispositivo compreende um sonotrodo 9 tendo uma ponta de sonotrodo 10 e uma bigorna 11, e as peças de trabalho 1, 7 são dispostas entre o sonotrodo 9 e a bigorna 11 de tal maneira que as extremidades distais dos elementos do tipo pino 5 da seção de superfície de contato estruturada 3 da peça de trabalho de superfície estruturada 1 estão voltadas para uma superfície de contato 13 da peça de trabalho de plástico 7.

[0048] Em geral, o sonotrodo 9 é parte de um sistema de solda ultrassônica com os componentes principais (não mostrados na figura 1) de um gerador ultrassônico, que gera voltagem alternada de alta frequência em um regime de kHz, um conversor transformando esta voltagem em oscilações mecânicas, normalmente devido ao efeito pie-zelétrico invertido, um intensificador aumentando tipicamente a amplitude de oscilação a uma faixa entre 5 pm até 50 pm, e o sonotrodo 9 transferindo a oscilação mecânica ultrassônica para a zona de junção, isto é, por contato direto com a peça de trabalho de superfície estruturada 1.

[0049] A modalidade do método da presente invenção para unir as peças de trabalho 1, 7 pode ser dividida em cinco estágios ilustrados na figura 2.

[0050] Inicialmente, as peças de trabalho 1, 7 são fixadas entre a bigorna 11 e a ponta do sonotrodo 10 com as estruturas do tipo pino 5 da peça de trabalho de superfície estruturada 1 no topo da peça de trabalho de plástico 7, em que os elementos do tipo pino 5 tocam a superfície de contato 13 da peça de trabalho de plástico 7 (ver Parte a) da figura 2). A ponta do sonotrodo 10 contata uma superfície superior 15 da peça de trabalho de superfície estruturada 1 oposta à seção de superfície de contato estruturada 3 da peça de trabalho de superfície estruturada 1 e uma pressão estática 17 é aplicada perpendicularmente às superfícies de contato 3, 13 das peças de trabalho 1, 7, tipicamente de modo pneumático. Esta pressão 17 é aplicada no sonotrodo 9 e/ou na bigorna 11, de modo que pressiona as peças de trabalho sobrepostas 1, 7 uma contra a outra durante o processo de junção (ver Parte a) da figura 2), [0051] No segundo estágio da modalidade preferida do método da presente invenção, o sonotrodo 9 começa a vibrar com a frequência ultrassôníca 19 com uma amplitude típica entre 5 pm e 50 μητι em um movimento para frente- para trás paralelo às superfícies de contato 3, 13 das peças de trabalho 1, 7 para serem unidas como mostrado na Parte b) da figura 2. No entanto, o método não é restrito a um movimento vibracional paralelo às superfícies de contato 3, 13. O método também é aplicável com oscilações ultrassônicas direcionadas perpendicularmente às superfícies de contato 3, 13 ou com movimento de torção do sonotrodo 9.

[0052] Contudo, oscilações paralelas são preferidas devido ao fato de que no caso de polímeros reforçados com fibras usados para a peça de trabalho de plástico 7, a maior parte das fibras de mancai de carga permanecerá intacta e não será danificada. Mais provavelmente, eles somente serão deslocados para permitir que os pinos penetrem. Colocado em movimento pela vibração ultrassôníca 19, os elementos do tipo pino 5 interagem com a superfície de contato 13 da peça de trabalho de plástico 7 produzindo calor friccional. A pressão 17 e a vibração ultrassôníca 19 são mantidas durante um período de tempo predeterminado, de modo que o amolecimento da peça de trabalho de plástico 7 na vizinhança dos elementos do tipo pino 5 é induzido, em particular amolecimento da matriz polimérica da peça de trabalho de polímero reforçado com fibras 7, permitindo penetração adicional dos elementos do tipo pino 5 na peça de trabalho de plástico 7 (ver Parte c) da figura 2).

[0053] Ajustando o período de tempo em que o sonotrodo 9 vibra, a amplitude das vibrações e a quantidade de pressão 17, o calor friccional pode ser controlado e o dano da peça de trabalho de plástico 7 devido à alta transferência de energia térmica pode ser evitado. Em geral, o processo de junção à base ultrassônico é caracterizado por um desenvolvimento de baixo calor durante o processo.

[0054] Finalmente, a pressão 17 e as vibrações ultrassônicas 19 são removidas e o sonotrodo 9 é retraído da agora peça de trabalho híbrida unida 1, 7 para liberar a última (ver Parte d) da figura 2). O tempo de junção pode ser encurtado para tipicamente menos que cinco segundos. Esta redução de tempo significante para a montagem direta também reduzirá os custos de montagem comparados com os processos de montagem do estado da técnica.

[0055] Finalmente, os elementos do tipo pino 5 se estendem inteiramente na peça de trabalho de plástico 7 de modo que as superfícies de contato 3, 13 contatam diretamente uma à outra, na medida em que se torna mais evidente na figura 3. Assim, uma conexão em massa em vez de apenas uma conexão laminar é formada e a estabilidade mecânica em particular com respeito a cargas perpendiculares às superfícies de contato 3, 13 é aperfeiçoada.

[0056] Este efeito é mesmo mais aumentado, se os elementos do tipo pino 5 são desenhados não apenas com um mero formato cilíndrico, mas compreender elementos de ancoragem 21 em suas extremidades distais. A figura 4 mostra uma vista em seção através das peças de trabalho de plástico e de superfície estruturada 1, 7 com tipos diferentes de elementos de ancoragem 21, tal como formato cônico ou esférico ou convexo ou do tipo seta. Em tal caso a resistência da conexão é mesmo mais aperfeiçoada devido ao fato que a matriz poliméri-ca da peça de trabalho de plástico 7 completamente encerra os elementos de ancoragem 21 depois de ser amolecida durante o processo de solda ultrassônica, desse modo produzindo um encaixe de forma quando a peça de trabalho de plástico 7 solidifica.

[0057] Como é mostrado na figura 5, o método de junção descrito pode também ser aplicado a uma pilha de peças de trabalho de plásti- co 7, 7LiSe o tamanho dos elementos do tipo pino 5 é adaptado à espessura de uma primeira peça de trabalho de plástico 7[](ou uma primeira pilha de peças de trabalho de plástico) de tal maneira que são maiores que a espessura da primeira peça de trabalho de plástico 7l) (ou pilha de peças de trabalho de plástico) na região de solda, os elementos do tipo pino 5 podem penetrar inteiramente as primeiras peças de trabalho de plástico 7l(ou uma pilha de peças de trabalho de plástico) e projetam finalmente em uma peça de trabalho de plástico mais baixa 7 criando a conexão de encaixe de forma acima descrita.

[0058] Uma modalidade acima mencionada do método de acordo com a presente invenção pode ser usada para conectar uma ou mais peças de trabalho de plástico 7, 7Opor meio de uma peça de trabalho de superfície estruturada 1.

[0059] Um primeiro exemplo é representado na figura 6 compreendendo uma primeira peça de trabalho de plástico 7iJtendo uma seção transversal em formato de T e uma segunda peça de trabalho de plástico 7.

[0060] Em um segundo exemplo mostrado na figura 7, uma peça de trabalho de superfície estruturada 1 é empregada como um elemento de reforço para uma peça de trabalho de plástico reforçado com fibra 7, e as peças de trabalho 1, 7 são conectadas por meio da modalidade descrita acima do método da presente invenção.

[0061] Nas figuras 8 a 11 são mostrados exemplos, em que as estruturas primárias formadas de peças de trabalho de plástico 7, 7[são acopladas por peças de trabalho de superfície estruturada 1.

[0062] Em conclusão, a modalidade descrita acima de um método de acordo com a presente invenção permite produzir uma conexão entre uma peça de trabalho de superfície estruturada e uma ou mais peças de trabalho de plástico tendo uma alta estabilidade também na direção perpendicular à superfície de contato em uma maneira simples e rápida.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Método para conectar uma peça de trabalho de superfície estruturada (1) e uma peça de trabalho de plástico (7) usando uma ferramenta de junção que inclui um sonotrodo (9), a dita peça de trabalho de superfície estruturada (1) compreendendo uma seção de superfície de contato estruturada (3), a dita seção de superfície de contato estruturada (3) compreendendo elementos do tipo pino (5) se estendendo para longe da seção de superfície de contato estruturada (3), o dito método caracterizado por compreender as seguintes etapas: - posicionar a peça de trabalho de superfície estruturada (1) e a peça de trabalho de plástico (7) em uma bigorna (11) de modo que a seção de superfície de contato estruturada (3) se volte para uma superfície de contato (13) da peça de trabalho de plástico (7), - posicionar a ferramenta de junção na peça de trabalho de superfície estruturada (1) de modo a colocar o sonotrodo (9) em contato com uma superfície externa (15) da peça de trabalho de superfície estruturada (1), a superfície externa (15) sendo oposta à seção de superfície de contato estruturada (3), - aplicar uma pressão (17) no sonotrodo (9) e/ou na bigorna (11) perpendicular à superfície de contato (3, 13) para manter as peças de trabalho (1, 7) fixadas entre a bigorna (11) e o sonotrodo (9) e aplicar vibrações ultrassônicas (19) nas peças de trabalho (1, 7) pelo sonotrodo (9) por um período de tempo predeterminado, de modo que o amolecimento da peça de trabalho de plástico (7) seja induzido e os elementos do tipo pino (5) penetrem na peça de trabalho de plástico (7).

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda a etapa de - remover a pressão (17) e vibrações ultrassônicas (19) e retrair o sonotrodo (9).

3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os elementos do tipo pino (5) compreenderem elementos de ancoragem (21) em suas extremidades distais.

4. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por os elementos de ancoragem (21) dos elementos do tipo pino (5) serem designados como cabeças cônicas ou esféricas ou convexas ou do tipo seta ou do tipo gancho.

5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-4, caracterizado por os elementos do tipo pino (5) terem um comprimento de 1 a 5 mm na direção perpendicular à seção de superfície de contato (3).

6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-5, caracterizado por a seção de superfície de contato estruturada (3) compreender entre 3 a 10 elementos do tipo pino (5) por cm2.

7. Método de acordo com as reivindicações 1 a 6, caracterizado por a peça de trabalho de superfície estruturada (1) ser formada de alumínio ou de uma liga de alumínio.

8. Método de acordo com as reivindicações 1 a 6, caracterizado por a peça de trabalho de superfície estruturada (1) ser formada de magnésio ou de uma liga de magnésio.

9. Método de acordo com as reivindicações 1 a 6, caracterizado por a peça de trabalho de superfície estruturada (1) ser formada de titânio ou de uma liga de titânio.

10. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por a peça de trabalho de superfície estruturada (1) ser produzida por: - formar uma mistura misturando um pó de metal e/ou pó de liga de metal com um aglutinante, - formatar a mistura por moldagem de injeção para fornecer à peça de trabalho resultante pelo menos uma seção de superfície es- truturada (3), com a seção de superfície estruturada (3) tendo elementos do tipo pino (5), e - sinterízar a peça de trabalho estruturada, para formar a peça de trabalho de superfície estruturada formatada (1) tendo uma seção de superfície estruturada (3).

11. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo por a produção da peça de trabalho de superfície estruturada (1) ainda compreender as etapas de: - submeter a peça de trabalho estruturada à remoção de aglutinante químico e - submeter a peça de trabalho estruturada que foi submetida à remoção de aglutinante químico, à remoção de aglutinante térmico antes de sinterízar a peça de trabalho.

12. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-11, caracterizado por a peça de trabalho de plástico (7) ser formada de um material plástico reforçado com fibra.