CN107530822A - 一种用于组装金属材料制成的部件和有机基质复合材料制成的部件的方法，有机基质复合材料制成的相应部件以及组件 - Google Patents

一种用于组装金属材料制成的部件和有机基质复合材料制成的部件的方法，有机基质复合材料制成的相应部件以及组件 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于组装金属材料制成的部件(1)和有机基质复合材料制成的部件(2)的方法，所述方法包括以下连续步骤：a)制备所述两个部件(1、2)的步骤，所述部件(1、2)各自包括待焊接表面(11、21)，且所述复合材料部件(2)的所述待焊接表面(21)至少部分地由部分嵌入到所述复合材料部件(2)中的至少一个金属嵌入件(5)的暴露部分(51)组成；b)定位所述待焊接表面(11、21)，以使所述待焊接表面(11、21)彼此相对且分隔开的步骤；以及c)将所述金属部件(1)的待焊接表面(11)和/或所述金属嵌入件(5)的暴露部分(51)高速推撞向彼此，以使所述待焊接表面(11、21)互相高速压紧并在所述复合材料部件(2)的金属嵌入件(5)的暴露部分(51)与所述金属部件(1)的待焊接表面(11)的互补部分之间形成焊缝的步骤。

Description

一种用于组装金属材料制成的部件和有机基质复合材料制成 的部件的方法，有机基质复合材料制成的相应部件以及组件
技术领域
本发明涉及两个部件的组装，即由金属材料制成的部件和由有机基质复合材料制成的部件。
本发明具体涉及一种实现此类组装的方法，以及由两个部件组装在一起形成的组件。
背景技术
在很多领域中，尤其是在运输领域中，多材料结构被广泛应用以应对使用者日益增长的需求(尤其是在结构轻量化、美观性及实现电绝缘或减震等新功能方面)。
因此，经常需要将金属材料制成的部件与有机基质复合材料制成的部件相结合。
为确保组装在一起的两个部件具有令人满意的刚度，通常优选采用紧密链接，一般通过焊接。
实际上，现在金属材料和有机基质复合材料彼此不兼容，不能用以实施异构焊接。
基于此种原因，当前用于此类材料组装的技术为：
-机械组装，例如螺丝接合或铆接，以及
-黏结组装，尤其是通过粘结。
但是，机械组装技术存在添加链接元件导致结构重量增加的弊端。此外，在用于定位这些链接元件的部件上打孔可产生薄弱区、应力集中区或断裂引发区。
对于黏结组装，其存在需要制备表面，且不允许对该长期黏结行为进行可靠性预测的弊端。
在该背景下，需要用于组装金属材料制成的部件和有机基质复合材料制成的部件的新技术。
发明内容
本发明涉及一种用于组装金属材料制成的部件(在下文中称作“金属部件”)和有机基质复合材料制成的部件(在下文中称作“复合材料部件”)的新技术，该新技术有利地基于焊接组件。
出于此目的，本发明提供一种方式，将金属嵌入件嵌入到复合材料部件的待焊接表面处，所述金属嵌入件的一部分暴露设置，以使其通过高速焊接技术组装到金属部件的互补表面上。
根据本发明的方法包括以下连续步骤：
a)制备所述两个部件的步骤，
其中所述部件各自包括用以焊接至另一个部件的互补表面的待焊接表面，并且
其中所述复合材料部件的待焊接表面至少部分地由部分嵌入到所述复合材料部件中的至少一个金属嵌入件的暴露部分组成；
b)定位所述待焊接表面，以使所述待焊接表面彼此相对且彼此分隔开的步骤；以及
c)将所述金属部件的待焊接表面和/或所述金属嵌入件的暴露部分高速推撞(或推进或加速推动)向彼此，以使所述待焊接表面互相高速压紧并在所述复合材料部件的所述金属嵌入件的暴露部分与所述金属部件的待焊接表面的互补部分之间形成焊缝的步骤。
根据可相结合或彼此独立的其他有利特征：
-所述复合材料部件包括前部面，该前部面设置有待焊接表面，并且在所述制备两个部件的步骤中，所述复合材料部件的金属嵌入件位于与所述复合材料部件的前部面齐平，或者在复合材料部件的前部面的后方(例如，对于由若干层片构成的层压复合材料，所述金属嵌入件位于所述复合材料部件的层片之间，并在其上覆层片内形成切口，从而形成所述金属嵌入件的暴露部分)；
-对于热塑性材料制成的复合材料部件，所述制备复合材料部件的步骤包括通过加热和加压将金属嵌入件嵌入所述复合材料部件中的操作；
-所述金属嵌入件的厚度介于0.1mm至3mm之间；
-所述金属嵌入件和所述金属部件由选自钢、铝合金和钛的材料制成；
-所述金属嵌入件由设置有通孔的板或实心板组成；优选地，如果将所述金属部件的待焊接表面推撞向所述复合材料部件的待焊接表面，所述金属嵌入件由在所述暴露部分一侧上设置有喇叭状通孔的板组成，以增大所述复合材料部件上金属嵌入件的机械抗拔力；
-如果将所述金属部件的待焊接表面推撞向所述复合材料部件的待焊接表面，与所述复合材料接触的所述金属嵌入件的非暴露表面的至少一个部分的制备方式，例如喷丸处理，使所述金属嵌入件与所述复合材料部件的构成材料之间的接触表面增大；
-所述金属部件和/或所述金属嵌入件的暴露部分包括待推撞部分，所述待推撞部分的前表面构成所述待焊接表面，并且所述推撞步骤通过向所述待推撞部分施加磁脉冲来实现；在这种情况下，可能地，所述金属部件和/或所述金属嵌入件的暴露部分不导电，并且所述待推撞部分包括与所述待焊接表面相对且覆盖有导电材料的后表面；
-所述推撞步骤的进行方式使所述待焊接表面互相渐进式抵压，以确保排出氧化物；在这种情况下，优选地，所述渐进式抵压的实施可通过(i)至少一个电绝缘垫片，其被设置于两个部件之间并且围绕所述待推撞部分，或者(ii)凸台状待推撞部分，或者(iii)所述金属部件边缘处的折叠部分，其用以形成所述待推撞部分；
-所述高速推撞步骤由将所述金属部件的待焊接表面高速推撞向所述复合材料部件的待焊接表面的步骤来实施；
-所述高速推撞步骤由将所述金属嵌入件的暴露部分高速推撞向所述金属部件的待焊接表面的步骤来实施。
本发明还涉及一种复合材料部件，所述复合材料部件包括待焊接表面，所述待焊接表面至少部分地由部分嵌入到所述有机基质复合材料部件中的至少一个金属嵌入件的暴露部分组成。
根据该复合材料部件的一个具体实施例，所述金属嵌入件由在暴露部分一侧设置有喇叭状通孔的板组成；所述金属嵌入件被添加到所述复合材料部件中，从而使得所述复合材料填充至少一部分所述通孔。
根据另一个具体实施例，所述复合材料部件包括前部面，所述前部面设置有所述待焊接表面，所述复合材料部件的所述金属嵌入件位于所述复合材料部件的前部面的后方。
本发明还涉及一种组件，包括金属材料制成的部件和复合材料制成的部件，其中所述复合材料部件包括部分嵌入到所述复合材料部件中的至少一个金属嵌入件，所述至少一个金属嵌入件包括位于所述复合材料部件的表面处的暴露部分，所述复合材料部件的表面焊接至所述金属部件的表面的互补部分。
具体实施方式
以下通过描述附图中示出的各实施例对本发明做进一步的说明，但本发明并不局限于此，其中：
-图1为实施根据本发明的组装方法后焊接组装在一起的两个部件的总体示意图；
-图2以横截面方式示意性地示出根据本发明的组装方法的两个主要步骤，即定位步骤(A)和高速推撞步骤(B)；
-图3示出根据本发明的复合材料部件的第一个可能实施例，包括与所述复合材料部件的前部面齐平的金属嵌入件；
-图4示出根据本发明的复合材料部件的第二个可能实施例，其中该部件为多层片类型，并且所述金属嵌入件被添加到复合材料部件的层片之间，切割上覆层片以形成所述金属嵌入件的暴露部分；
-图5以俯视图和透视图方式示出复合材料部件的待焊接表面，该复合材料部件配备有由设置有若干个通孔的板组成的金属嵌入件；
-图6示意性地示出根据图5的复合材料部件，其根据穿过该复合材料部件的金属嵌入件的垂直截面平面示出；
-图7以示意图和透视图的方式示出复合材料部件的待焊接表面，该复合材料部件设置有细长实心金属板形式的金属嵌入件；
-图8以示意图和透视图的方式示出复合材料部件的待焊接表面，该复合材料部件设置有若干金属嵌入件，该金属嵌入件彼此并列并且均为实心金属板形式；
-图9通过两个步骤示意性地示出通过加热和加压将所述金属嵌入件在厚度方向上嵌入到所述复合材料部件中的操作；
-图10示意性地示出根据本发明的组装方法的定位步骤和推撞步骤的第一具体实施例，实施了绝缘垫片的***；
-图11示意性地示出根据本发明的组装方法的定位步骤和推撞步骤的第二具体实施例，其中所述金属部件的待推撞部分为凸台形式；
-图12示意性地示出根据本发明的组装方法的定位步骤和推撞步骤的第三具体实施例，其中所述金属板包括折叠形式的待推撞部分；
-图13示意性地示出根据本发明的组装方法的定位步骤和推撞步骤的第四具体实施例，针对根据图4的复合材料部件，所述复合材料部件的金属嵌入件被添加到其层片之间；
-图14示意性地示出根据本发明的金属嵌入件的另一个实施例，其为“可紧固”嵌入件类型；
-图15通过两个步骤示意性地示出通过加热和加压将根据图14的金属嵌入件在厚度方向上嵌入到复合材料部件中的操作；
-图16示意性地示出根据本发明的组装方法的定位步骤和推撞步骤的第五具体实施例，针对根据图4的复合材料部件，所述复合材料部件的金属嵌入件被推撞向金属部件。
如图1所示，本发明提出一种新技术，用于在焊接区3组装，一方面，由金属材料制成的部件1以及，另一方面，由有机基质复合材料制成的部件2。
为了简化起见，这些部件1、2还分别被称为“金属部件1”和“复合材料部件2”。
关于“组装”，具体地，应当理解为在焊接区3处的两个部件1、2之间的永久的或不可拆卸的(经过退化或劣化)链接。
关于“组装”，具体地，应当理解为确保待组装材料性质连续的“焊缝”。
关于“组装”，有利地，应当理解为高速压紧组装，优选地，为磁脉冲焊接技术。
有利地，金属部件1由选自钢、铝合金和钛的金属材料制成。
有利地，金属部件1为板形式。
如以下所述，如果该金属部件1包括待推撞部分15，那么至少该待推撞部分15的厚度介于0.5mm和3mm之间。
如果被固定，那么全部或部分该金属部件1可具有任何厚度。
具体地，该金属部件1具有两个相对面(图1和2)：
-前部面1a，用以与复合材料部件2相对且包括待焊接表面11以形成焊接区3的一部分，以及
-后部面1b，与前部面1a相对。
就其本身而言，复合材料部件2由下列材料组成，包括：
-增强材料，通常为纤维，以及
-有机基质。
增强材料纤维的特征在于其组成成分(金属、玻璃、聚合物、碳、蔬菜……)，长度(短的(0.1mm至1mm)，长的(1mm至50mm)，或连续的(大于50mm))以及设置(垫或织物)或多材料NCF。
连续纤维可彼此并列设置，以用于单向增强，或者可根据预定角度(例如相对于彼此为45°)设置，以用于多向增强，或者也可随机设置。
关于“NCF”或“非屈曲经编织物”，应当理解为由通过线(通常为PET)缝合在一起的若干单向(UD)网(或层)组成的多轴向织物。
例如，+45°/-45°双轴向NCF材料为由两个UD网组成的织物：第一个网由+45°UD组成，并且第二个网由-45°UD组成。还有0°/90°双轴向NCF材料或0°/+45°/-45°三轴向NCF材料。
所述复合材料还可以是分层的，由若干层片组成(未示出)。
关于“层片”，通常理解为，近二维形状的复合半成品(纤维加上基质)，也应当理解为在厚度方向上由通过基质链接的平行股或“带”组成。
有利地，有机基质选自热固性材料或热塑性材料。
关于“热固性材料”，具体地，应当理解为：
-不饱和聚酯树脂(UP)，其通常与玻璃纤维一起使用，
-环氧树脂(EP)，其通常与碳纤维一起使用，
-乙烯基树脂，
-聚氨酯树脂，
-酚醛树脂(PF)，
-热固性聚酚亚胺(PIRP)以及聚双马来酰亚胺(BMI)树脂。
关于“热塑性材料”，具体地，应当理解为：
-聚丙烯，
-聚酰胺，
-聚醚酰亚胺(PEI)，
-聚苯硫醚(PPS)以及
-聚醚醚酮(PEEK)。
同样地，就其本身而言，有利地，复合材料部件2为板形式，其厚度介于0.5mm和10mm之间。
具体地，该复合材料部件2包括两个相对面(图1和2)：
-前部面2a，用以与金属部件1相对并且包括待焊接表面21以形成焊接区3的一部分，以及
-后部面2b，与所述前部面2a相对。
根据本发明，通过高速推撞技术，金属部件1的待焊接表面11用以与复合材料部件2的待焊接表面21组装在一起。
出于此目的，如图2所示，根据本发明的方法包括以下连续步骤：
-制备待组装的两个部件1、2的步骤，
-定位待焊接表面11、21，以使待焊接表面11、21彼此相对且彼此分隔开(图2的部分A)的步骤，以及
-将金属部件1的待焊接表面11高速推撞向复合材料部件2的待焊接表面21，和/或将复合材料部件2的待焊接表面21高速推撞向金属部件1的待焊接表面11以形成焊接区3(图2的部分B)的步骤。
为了实现此类组装(对于焊接链接，其各自的材料不兼容)，所制备的复合材料部件2包括至少一个部分嵌入到复合材料部件2的待焊接表面21中的金属嵌入件5(图2)。
随后在高速推撞步骤中，将金属部件1的待焊接表面11高速压紧至复合材料部件2的待焊接表面21，由此使复合材料部件2的金属嵌入件5和金属部件1的待焊接表面11的互补部分之间的形成焊接。
因此，在不增加材料的情况下，在金属嵌入件5与金属部件1之间形成焊接链接(对应于金属嵌入件5与金属部件1彼此之间的物质连续)。
因此，在需要与金属部件1组装的位置，金属嵌入件5被嵌入到复合材料部件2中。
为此，针对此情况，金属嵌入件5可与复合材料面板2的边缘分隔放置，但是也可沿复合材料面板2的边缘放置。
结合图2至9，下文更加详细地描述了金属嵌入件5及金属嵌入件5在复合材料部件2中的嵌入方式。
此处，金属嵌入件5在复合材料部件2中的嵌入方式使暴露部分51在待焊接表面21处裸露(图2-具体地，部分A)。
因此，关于“暴露部分”，应当理解为，金属嵌入件5的表面的一部分，其在复合材料部件2的待焊接表面21处可直接接触。具体地，该金属嵌入件5的暴露部分51一定不能覆盖有复合材料，尤其是不能覆盖有有机基质。
金属嵌入件5由根据待组装金属部件1的组成材料选择的材料制成。
具体地，该材料的选择可实现在金属嵌入件5的暴露部分51和金属部件1的待焊接表面11之间通过动态压紧进行焊接的技术。
例如，当金属部件1由铝合金制成时，该金属嵌入件5可由钢或铝合金制成。
通过非限定性示例，其他可能组合为：
-铝-铝
-铝-铜
-铝-镁
-铝-钛
-铜-铜
-铜-钢
-铜-青铜
-镍-钛
-镍-镍
-钢-钢
此类金属嵌入件5，例如为板或压板形式，包括：
-外部面53，用以形成金属嵌入件5的暴露部分51，
-相对的内部面54，其嵌入到复合材料部件2的材料中，以及
-***轮廓55，其嵌入到复合材料部件2的材料中。
例如，该金属嵌入件的厚度介于0.1mm和3mm之间。
如图2的部分A所示，还如图3和4所示，将金属嵌入件5在厚度方向上嵌入到复合材料部件2中；金属嵌入件5在厚度方向上仅在复合材料部件2的一部分上延伸。
具体地，如图3所示，金属嵌入件5与复合材料部件2的前部面2a齐平。
在这种情况下，金属嵌入件5的外部面53和复合材料部件2的前部面2a在同一平面上延伸，或至少大致在同一平面上延伸。
作为替代方案，如图4所示，金属嵌入件5可在复合材料部件2的前部面2a的后方；因此，金属嵌入件5的外部面53在复合材料部件2的前部面2a的后方。
出于此目的，金属嵌入件5可被添加到复合材料部件2的层片(未示出)之间。
随后，相对于金属嵌入件5的外部面53，在上覆层片中形成切口25，从而形成对应于复合材料部件2的待焊接表面21的金属嵌入件5的暴露部分51。
为优化金属嵌入件与复合材料的黏合性，与该复合材料接触的金属嵌入件5的表面(称为“非暴露表面”)的制备方式可形成不规则表面。
关于“非暴露表面”，具体地，意指金属嵌入件5的内部面54和/或***轮廓55。
例如，可对金属嵌入件5的非暴露表面进行喷丸处理，使得复合材料部件2的基质与金属嵌入件5之间的接触表面增大。
此外，金属嵌入件5可由实心部件或穿孔部件组成。
例如，如图5和6所示，如果将金属部件1的待焊接表面11推撞向复合材料部件2的待焊接表面21，则“固定的”金属嵌入件5设置有在金属嵌入件5的外部面53和内部面54上开口的若干个通孔56。
每个通孔56由轮廓561，轮廓561从内表面54至外表面53为喇叭状(图6)，例如通常为截锥或截棱锥形状。
有利地，这些通孔56填充有复合材料部件2的构成材料(有机基质以及可能为纤维)，以增大添加到复合材料部件2上的金属嵌入件5的机械抗拔力。
根据两方面的期望折衷，采用合适比例的孔56，其中一方面是金属嵌入件5和金属部件1之间的焊接固定，另一方面是金属嵌入件5在复合材料中的固定。
固定的或待推撞的实心板由不具有通孔的板组成，如上文结合图5和6所述。
具体地，根据所需的组装，待焊接表面21的金属嵌入件5可具有不同形状和尺寸。
图7示出了第一实施例，其中待焊接表面21的金属嵌入件5为细长形状，此处为大致矩形形状。
因此，金属嵌入件5的暴露部分51还由大致矩形形状的细长条组成，以形成连续焊接区3。
例如，通过指示，金属嵌入件5的长度介于10mm和100mm之间，且宽度介于10mm和30mm之间。
图8还示出另一个实施例，其中复合材料部件2的待焊接表面21由一组并列的金属嵌入件5(此处数量为3)的暴露部分51组成，以形成点焊区3。
此处，每个金属嵌入件5为大致方形或矩形；因此，金属嵌入件5的暴露部分51也由方形或矩形组成。
例如，通过指示，每个金属嵌入件5的长度介于20mm和40mm之间，且宽度介于20mm和40mm之间。
可通过任何适当的方法形成复合材料部件2与其添加的金属嵌入件5。
例如，如图9所示，可在加热压力机6中通过加热和加压对金属嵌入件5进行嵌入操作，以形成复合材料部件2。
对于热塑性材料制成的复合材料部件2，此类方法是可行的。
此类嵌入操作包括：
-将不带有金属嵌入件5的复合材料部件2放置于加热压力机6的固定部件61上，
-将金属嵌入件5放置于复合材料部件2的前部面2a上，位于复合材料部件2的待焊接表面21处(图9的部分A)，
-通过加热压力机6的移动加热爪62进行加热加压，从而加热金属嵌入件5并将金属嵌入件5嵌入到复合材料板2中(图9的部分B)。
具体地，金属嵌入件5加热温度基于复合材料部件2的基质的熔化温度。更准确地说，该金属嵌入件5的加热温度等于或大于该熔化温度。
例如，对于挤出聚酰胺6.6制成的基质，金属嵌入件5加热温度为260℃，同时施加27bar的压力。
还可通过任何其他组装方法实现该组装，例如通过卷边接合方式(在固结之前将金属嵌入件5与预浸渍织物卷边接合)。
从带有金属嵌入件5的此类复合材料部件2开始，如上文所述，相对的定位两个部件1、2的步骤的进行方式使得待焊接表面11、21彼此相对延伸，且间距有利地介于0.5mm和1.5mm之间。
就其本身而言，高速推撞步骤的进行方式使得待焊接表面11、21彼此高速压紧，并在复合材料部件2的金属嵌入件5的暴露部分51与金属部件1的待焊接表面11的互补部分之间形成焊缝。
关于“高速”，具体地，应当理解为介于150m/s和400m/s之间的速度。
有利地，通过向所述金属部件1的待推撞部分15和/或金属嵌入件5的暴露部分51(由此形成该金属嵌入件5的待推撞部分)施加脉冲来实现该推撞步骤。
此处，金属部件1的待推撞部分15具有两个相对表面：
-前表面151，其对应于金属部件1的待焊接表面11并且位于金属部件1的前部面1a一侧，以及
-后表面152，其与上述待焊接表面11相对并且位于金属部件1的后部面1b一侧。
因此，沿着自待推撞部分15的后表面152向待推撞部分15的前表面151的延伸方向及沿着朝向复合材料部件2的待焊接表面21的方向，向该待推撞部分15施加推撞力。
有利地，借助磁脉冲推撞工具7实现推撞步骤。
可通过以下6个步骤来概括本质上传统的焊接周期：
-通过电网为充电器提供电力；
-随后，将电能储存在电容器中作为静电能，储存的电能通过能量控制组件控制的充电电压而渐进式增加；
-当达到充电电压的预定义阈值时，火花间隙放电器(放电器)非常快速地将电容器中的静电能排放至电感器71中(在该放电期间，火花放电器的持续时间为约100μs，产生了约几百kA的极大电流)；
-该大电流在电感器71中循环，使线圈中骤然产生磁感应场；静电能被转化为磁能；由此产生的磁场可具有较大波幅(零点几特斯拉)；该磁场随着时间变化非常大，由此在待焊接金属部件1内产生感应电流，也称“傅科电流”；
-线圈产生的初级磁场与金属部件1中的感应电流的相互作用产生显著的磁性源力，该力以机械方式作用于金属部件1上，傅科电流在金属部件1中循环；
-这些磁力将磁能骤然转化为径向作用于金属部件1的待推撞部分15和/或金属嵌入件5的暴露部分51上的机械能，用于将金属部件1的待推撞部分15和/或金属嵌入件5的暴露部分51推到另一个保持固定的部件(分别为复合材料部件2和金属部件1)上。
因此，该推撞现象是极快速传递能量的结果，该过程的电能为几千兆瓦，但是持续时间非常短。
该过程实际上绝热，事实上并不传热；在“冷态下”实施金属嵌入件5和金属部件1之间的焊接。
事实上，有利的是，材料温度不超过30℃。因此，在复合材料中不存在热影响区，这不会导致复合材料失去性能。
磁脉冲焊接过程还包括“固态”类型的焊接方法，该“固态”类型意指在焊接周期中材料不会融化。
对于非导电金属部件，随后，待推撞部分15的后部面152有利地覆盖有导电材料从而形成例如由铝合金制成的“推力器”，以便实现期望的推撞效果。
作为替代方案，可以考虑使用适用于产生高速推撞的任何其他技术，例如通过机械作用或通过激光冲击。
在不同情况下，在推进力的作用下：
-待推撞部分15产生形变以使待推撞部分15的待焊接表面11与复合材料部件2的待焊接表面21高速压紧，或者
-金属嵌入件5的暴露部分51产生形变以使金属嵌入件5的待焊接表面21与金属部件1的待焊接表面11高速压紧。
随后，该高速压紧使复合材料部件2的金属嵌入件5的暴露部分51与金属部件1的待焊接表面11的互补部分之间形成焊接。
由此产生多材料组件，该多材料组件包括由金属材料制成的部件1和由有机基质复合材料制成的部件2，其中所述复合材料部件2包括部分嵌入到所述复合材料部件2中的金属嵌入件5，金属嵌入件5包括所述复合材料部件2的表面2处的暴露部分51，该暴露部分51焊接至金属部件1的表面11的互补部分。
可设想若干实施例以实现该定位和推撞，如下文中结合图10至13和16进行更加详细的描述。
在这些不同的实施例中，有利地，推撞步骤的进行方式使得待焊接表面11、21互相渐进式抵压，以确保排出氧化物。
关于“渐进式抵压”，具体地，应当理解为待焊接表面之间的接触，该接触从一个点开始，在扩展前沿着线进行延伸，直至整个表面相接触(焊接表面)。
根据图10中所示出的第一实施例，通过分布在待焊接表面11、21的周长上的电绝缘垫片8的***，待焊接部件1、2彼此分隔开(图10—部分A)。
随后，两个部件1、2的前部面1a、2a及两个部件1、2各自的待焊接表面11、21彼此分隔开，其间距等于所添加的垫片8的高度。
随后，在推撞步骤中，在将金属部件1和复合材料部件2各自的前部面1a、2a分隔开的空间内，将金属部件1的待推撞部分15高速推撞向复合材料部件2的待焊接表面21(图10-部分B)。
由此，相对于金属部件1的前部面1a，待推撞部分15最终具有凸出设置。
根据图11所示的另一个实施例，金属部件1的待推撞部分15最初为凸台形式，在待焊接表面11处凸出(在金属部件1的后部面1b处凸出)(图11-部分A)。
具体地，凸台的设置方式使待焊接表面11和复合材料部件2的待焊接表面21之间的距离介于0.5mm和1.5mm之间。
由此，在推撞步骤中，将金属部件1的凸台状待推撞部分15高速推撞向复合材料部件2的待焊接表面21(图11-部分B)。
由此，相对于金属部件1，待推撞部分15最终具有平面或实际上平面设置(图11-部分B)。
根据图12的部分A示出的第三实施例，金属部件1的待推撞部分15包括该金属板1的折叠部分，从而与复合材料部件2的待焊接表面21之间形成角度。
由此，金属部件1包括：
-后部16，覆盖复合材料部件2的后部面2b，
-侧部17，与复合材料部件2的边缘相匹配，以及
-前部，相对于复合材料部件2的前部面2a延伸，形成用于组成待推撞部分15的折叠部分。
因此，在推撞步骤中，将金属部件1的折叠状待推撞部分15高速推撞向复合材料部件2的待焊接表面21(图12-部分B)。
因此，复合材料部件2最终夹在金属部件1的后部16和前部17之间(图12-部分B)。
根据图13所示出的第四实施例，图4的复合材料部件2(其中金属嵌入件5被添加到所述复合材料部件2的层片之间)与平面金属部件1彼此抵压设置(图13-部分A)。
两个部件1、2的前部面1a、2a彼此抵靠，然后，部件1、2各自的待焊接表面11、21分隔开，其间距等于相对于金属嵌入件5的外部面53的上覆层片的高度。
该高度还对应于形成于上述上覆层片中的切口25的高度。
由此，在推撞步骤中，在将金属部件1和复合材料部件2各自的待焊接表面11、21分隔开的空间内，将金属部件1的待推撞部分15高速推撞向复合材料部件2的待焊接表面21(图13-部分B)。
由此，相对于金属部件1的前部面1a，待推撞部分15最终具有凸出布置，并在切口25中延伸。
在这种情况下，在不使用绝缘体或螺柱的情况下，待焊接表面11、21之间的距离允许进行直接焊接。
图14示意性地示出根据本发明的金属嵌入件5的另一个实施例，金属嵌入件5为“可固定”嵌入件类型，以优化金属嵌入件5与复合材料之间的黏合性。
类似于上文结合图2至9描述的金属嵌入件，此类金属嵌入件5还包括一体化安装片57，该一体化安装片57分布在金属嵌入件5的***轮廓55处(尤其是其较大侧)并且在金属嵌入件5的内部面54一侧延伸。
有利地，金属嵌入件5包括上文结合图5和6描述的通孔56.
此处，相对的一体化安装片57(连接至两个较大侧)彼此分散设置，从金属嵌入件5移动而彼此分离。
这些安装片57还是柔性的，以便当将该金属嵌入件5安装在复合材料部件2上时使安装片57折叠。
在这方面，图15示意性地示出，根据类似于上文结合图9描述的方法，通过加热和加压将根据图14的金属嵌入件5在厚度方向上嵌入到复合材料部件2中的操作。
对于热塑性材料制成的复合材料部件2，此类方法是可行的。
此类嵌入操作包括：
-将不带有金属嵌入件5的复合材料部件2放置在加热压力机6的固定部分61上，
-将金属嵌入件5放置在复合材料部件2的前部面2a上，在复合材料部件2的待焊接表面21处(图15-部分A)，
-通过加热压力机6的移动加热爪62进行加热加压，从而加热金属嵌入件5并且将金属嵌入件5嵌入到复合板2中。
此处同样，金属嵌入件5的加热温度基于基质的熔化温度。
在上一步骤中，一体化安装片57在厚度方向上进入复合材料部件2以在复合材料部件2的后部面2b一侧穿出，直至金属嵌入件5的外部面53在复合材料部件2的前部面2a的平面上延伸，或至少大致在复合材料部件2的前部面2a的平面上延伸。
随后，这些一体化安装片57的突出部分571(在复合材料部件2的后部面2b一侧穿出)，有利地通过加热压力机6的固定部分61的适应形状，抵压复合材料部件2的后部面2b进行折叠。
图16示出根据图13的第四实施例的可选实施例。
此处同样，将图4的复合材料部件2(其中金属嵌入件5被添加到所述复合材料部件2的层片之间)与平面金属部件1彼此抵压设置(图16-部分A)。
复合材料部件2的金属嵌入件5(具体地，金属嵌入件5的外部面53)位于所述复合材料部件2的前部面2a的后方的盲孔26中，该盲孔26在所述前部面2a上开口，并在所述后部面2b闭合。
将金属嵌入件5嵌入到复合材料部件2中，以使金属嵌入件5具有暴露部分51和***部分58，该暴露部分51在复合材料部件2的待焊接表面21处裸露，并且***部分58嵌入到复合材料中。
两个部件1、2的前部面1a、2a彼此抵靠；并且部件1、2的各自的待焊接表面11、21还彼此分隔开，其间距等于金属嵌入件5的外部面53与所述复合材料部件2的前部面2a之间的分隔高度。
有利地，该凹陷部与相对于金属嵌入件5的外部面53的上覆层片相对应。因此，该高度与形成于上述上覆层片中的切口25的高度相对应。
由此，推撞步骤包括在将金属部件1和复合材料部件2各自的待焊接表面11、21分隔开的空间内，将复合材料部件2的待焊接表面21(此处为金属嵌入件5的暴露部分51)高速推撞向金属部件1的待焊接表面11(图16-部分B)。
沿着该暴露部分51的内部面54向其外表面53延伸的方向及朝向金属部件1的待焊接表面11的方向，向暴露部分51施加推撞力。
有利地，通过磁脉冲推撞工具7实现推撞步骤，该磁脉冲推撞工具7与复合材料部件2的后部面2b及金属嵌入件5的内部面54相对设置。
由此，金属嵌入件5的暴露部分51最终具有凸出设置，该凸出朝向金属部件1的前部面1a和所述复合材料部件2的前部面2a，并且在切口25中延伸。
同样在这种情况下，在不使用绝缘体或螺柱的情况下，待焊接表面11、21之间的距离可允许进行直接焊接。
通常，本发明有利于金属部件和复合材料部件之间进行有效组装，而不影响它们各自的性能。
此外，该技术方案还有利于实施传统工具，该传统工具常常用于将两个金属部件组装在一起。

Claims (16)

1.一种用于组装金属材料制成的部件(1)和有机基质复合材料制成的部件(2)的方法，所述方法的特征在于，包括以下连续步骤：
a)制备所述两个部件(1、2)的步骤，
其中所述部件(1、2)各自包括用以焊接至另一个部件(1、2)的互补表面(11、21)的待焊接表面(11、21)，并且
其中所述复合材料部件(2)的待焊接表面(21)至少部分地由部分嵌入到所述复合材料部件(2)中的至少一个金属嵌入件(5)的暴露部分(51)组成；
b)定位所述待焊接表面(11、21)，以使所述待焊接表面(11、21)彼此相对且彼此分隔开的步骤；以及
c)将所述金属部件(1)的待焊接表面(11)和/或所述金属嵌入件(5)的暴露部分(51)高速推撞向彼此，以使所述待焊接表面(11、21)互相高速压紧并在所述复合材料部件(2)的所述金属嵌入件(5)的暴露部分(51)与所述金属部件(1)的待焊接表面(11)的互补部分之间形成焊缝的步骤。
2.根据权利要求1所述的组装方法，其特征在于，所述复合材料部件(2)包括前部面(2a)，所述前部面(2a)设置有所述待焊接表面(21)，并且
其特征在于，在所述制备两个部件(1、2)的步骤中，所述复合材料部件(2)的金属嵌入件(5)位于：
-与所述复合材料部件(2)的前部面(2a)齐平；或者
-在所述复合材料部件(2)的前部面(2a)的后方。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的组装方法，对于热塑性材料制成的复合材料部件(2)，其特征在于，所述制备所述复合材料部件(2)的步骤包括通过加热和加压将所述金属嵌入件(5)嵌入所述复合材料部件(2)中的操作。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的组装方法，其特征在于，所述金属嵌入件(5)由钢、铝合金或钛制成，并且其特征在于，所述金属部件(1)由钢或铝合金制成。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的组装方法，其特征在于，所述金属嵌入件(5)由设置有通孔(56)的板或实心板组成。
6.根据权利要求5所述的组装方法，其特征在于，所述金属嵌入件(5)由在所述暴露部分(51)上设置有喇叭状通孔(56)的板组成并被添加到所述复合材料部件(2)中，从而使得所述复合材料填充至少一部分所述通孔(56)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的组装方法，其特征在于，与所述复合材料接触的所述金属嵌入件(5)的非暴露表面(54、55)的至少一个部分的制备方式使得所述金属嵌入件(5)与所述复合材料部件(2)的构成材料之间的接触表面增大。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的组装方法，其特征在于，所述金属部件(1)和/或所述金属嵌入件(5)的暴露部分(51)包括待推撞部分(15、51)，所述待推撞部分(15、51)的前表面(151、53)构成所述待焊接表面(11、21)，并且其特征在于，所述推撞步骤通过向所述待推撞部分(15、51)施加磁脉冲来实现。
9.根据权利要求8所述的组装方法，其特征在于，所述金属部件(1)和/或所述金属嵌入件(5)的暴露部分(51)不导电，并且其特征在于，所述待推撞部分(15、51)包括与所述待焊接表面(11、21)相对且覆盖有导电材料的后表面(152、54)。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的组装方法，其特征在于，所述推撞步骤的进行方式使所述待焊接表面(11、21)互相渐进式抵压，以确保排出氧化物。
11.根据权利要求10所述的组装方法，其特征在于，所述渐进式抵压的实施可通过：
-至少一个电绝缘垫片(8)，其被设置于所述两个部件(1、2)之间并且围绕所述待推撞部分(15)，或者
-凸台状待推撞部分(15)，或者
-所述金属部件(1)边缘处的折叠部分，其用以形成所述待推撞部分(15)。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的组装方法，其特征在于，所述高速推撞步骤由将所述金属部件(1)的待焊接表面(11)高速推撞向所述复合材料部件(2)的待焊接表面(21)的步骤来实施。
13.根据权利要求1至11中任一项所述的组装方法，其特征在于，所述高速推撞步骤由将所述金属嵌入件(5)的暴露部分(51)高速推撞向所述金属部件(1)的待焊接表面(11)的步骤来实施。
14.一种有机基质复合材料制成的部件，用于实施根据权利要求1至13中任一项所述的组装方法，包括待焊接表面(21)，所述待焊接表面(21)至少部分地由部分嵌入到所述复合材料部件(2)中的至少一个金属嵌入件(5)的暴露部分(51)形成，所述金属嵌入件(5)由在所述暴露部分(51)一侧设置有喇叭状通孔(56)的板组成，所述金属嵌入件(5)被添加在所述复合材料部件(2)中，从而使得所述复合材料填充至少一部分所述通孔(56)。
15.所述的有机基质复合材料制成的部件，用于实施根据权利要求1至13中任一项所述的组装方法，包括待焊接表面(21)，所述待焊接表面(21)至少部分地由部分嵌入到所述复合材料部件(2)中的至少一个金属嵌入件(5)的暴露部分(51)形成，所述复合材料部件(2)包括前部面(2a)，所述前部面(2a)设置有待焊接表面(21)，并且所述复合材料部件(2)的所述金属嵌入件(5)位于所述复合材料部件(2)的前部面(2a)的后方。
16.一种组件，其包括金属材料制成的部件(1)和有机基质复合材料制成的部件(2)，由根据权利要求1至13中任一项所述的组装方法组装，其中所述复合材料部件(2)包括部分嵌入到所述复合材料部件(2)中的至少一个金属嵌入件(5)，所述至少一个金属嵌入件(5)包括位于所述复合材料部件(2)的表面(2a)处的暴露部分(51)，所述复合材料部件(2)的表面(2a)与所述金属部件(1)的表面(11)的互补部分相焊接。
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