專利名稱：修理粘合金屬結(jié)構(gòu)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于修理粘合金屬結(jié)構(gòu)的方法。
技術(shù)背景現(xiàn)代汽車裝配技術(shù)可能包括使用所謂的高性能粘合劑。這些粘合齊阿用于 粘結(jié)或粘附金屬構(gòu)件如車身鑲板和車身底板的支撐結(jié)構(gòu)。粘合劑的使用雖然從 成本和機(jī)械性能立場(chǎng)上來看有利，但當(dāng)修理損傷的車身鑲板時(shí)可能產(chǎn)生問題。 進(jìn)行修理的設(shè)備可能沒有與原件設(shè)備制造商可用的同類型粘合劑。因而，車身 鑲板和支撐結(jié)構(gòu)之間的粘結(jié)可能比最初的粘結(jié)更不牢固。例如，許多原件設(shè)備制造商^頓的粘合劑需要烘培步驟，其中粘合劑經(jīng)受 預(yù)定量時(shí)間的高溫以促進(jìn)粘合劑的固化。修理設(shè)備可能采用在環(huán)境空氣溫度固 化的粘合劑；因此，粘結(jié)強(qiáng)度可能大大低于原件設(shè)備制造商。因而，已經(jīng)研制 出各種各樣的方法，以便在得不到原件設(shè)備制造商的粘合技術(shù)時(shí)，能在金屬構(gòu) 件之間提供令人滿意的粘結(jié)強(qiáng)度。發(fā)明內(nèi)容提供一種修理具有第一金屬構(gòu)件粘結(jié)至U第二金屬構(gòu)件的粘合金屬結(jié)構(gòu)的方 法。方法包括步驟A)在第一金屬構(gòu)件和第二金屬構(gòu)件的至少一個(gè)中形成孔， 所述孔構(gòu)造j^夠容納棒；B)將棒插入孔；以及C)棒上M足夠弓M的電 流，以便在第一金屬構(gòu)件、第二金屬構(gòu)件和棒的交界面處產(chǎn)生熔化，從而相對(duì) 所述第二金屬構(gòu)件固定第一金屬構(gòu)件。方法可進(jìn)一步包括在將棒插入孔之前，在棒上覆蓋銅焊材料，以致于當(dāng)電 涼LiI過棒時(shí)，第一金屬構(gòu)件和第二金屬構(gòu)件銅焊至棒上?？蒑本領(lǐng)域公知的 方法如鉆、沖壓、穿孔(piercing)等形成孔。另外，孑L可沿第一金屬構(gòu)件延伸并 至少部分地沿第二金屬構(gòu)件延伸。更進(jìn)一步，孔可能形成有通常的錐形，并且 棒具有互補(bǔ)的通常的錐形。另一方面，棒可能為通常的圓柱形并可能具有在其上限定的肩部。在本發(fā)明的可選實(shí)施例中，方法可包括步驟A)在第一金屬構(gòu)件和第二 金屬構(gòu)件的至少一個(gè)中形成孔，所述孔構(gòu)造成足夠容納棒；B)將棒放置在孔 附近；C)棒上ilil足夠強(qiáng)度的電流，以致于在棒和粘合金屬結(jié)構(gòu)之間產(chǎn)生電 弧放電，從而熔化至少部分的棒；以及D)將棒的至少被熔化部分插入孔，從 而相對(duì)第二金屬構(gòu)件固定第一金屬構(gòu)件。本發(fā)明的Jl^特征和優(yōu)點(diǎn)以及其他特征和優(yōu)點(diǎn)結(jié)合附圖從下歹,于實(shí)現(xiàn)發(fā) 明的最佳實(shí)施例的詳細(xì)描述中顯而易見。


圖la是粘合金屬結(jié)構(gòu)的示意性橫截面圖，該圖示例說明粘結(jié)至第二金屬 構(gòu)件的第一金屬構(gòu)件。圖lb是圖la的粘合金屬結(jié)構(gòu)的可選實(shí)施例的示意性橫截面圖，該圖示例 說明由約束層粘彈性層疊板構(gòu)成的第一金屬構(gòu)件。圖2a是圖la的粘合金屬結(jié)構(gòu)的示意性橫截面圖，該圖以圖解的形式示例 說明在粘合金屬結(jié)構(gòu)中形成孔以及將棒插入其中的步驟。圖2b是圖la的粘合金屬結(jié)構(gòu)的示意性橫截面圖，該圖以圖解的形式示例 說明棒上通過足夠強(qiáng)度的電流以便將棒結(jié)合至粘合金屬結(jié)構(gòu)的步驟。圖3a是圖la的粘合金屬結(jié)構(gòu)的示意性橫截面圖，該圖以圖解的形式示例 說明在粘合金屬結(jié)構(gòu)中形成 L以及將樹菌入其中的步驟。圖3b是圖la的粘合金屬結(jié)構(gòu)的示意性橫截面圖，該圖以圖解的形式示例 說明圖3a的棒上通電流以便將棒結(jié)合至粘合金屬結(jié)構(gòu)的步驟。圖4a是圖la的粘合金屬結(jié)構(gòu)的示意性橫截面圖，該圖以圖解的形式示例 說明形成通常的錐形孔以及通常的錐形棒上通電流以使棒和粘合金屬結(jié)構(gòu)間 產(chǎn)生電弧放電的步驟。圖4b是圖la的粘合金屬結(jié)構(gòu)的示意性橫截面圖，該圖以圖解的形式示例 說明將圖4a的樹爾入孔以便將棒結(jié)合至粘合金屬結(jié)構(gòu)的步驟；以及圖5a是圖2a的棒的示意性局部橫截面圖，棒上布置有螺栓；以及圖5b是圖2a的棒的示意性橫截面圖，棒上布置有螺母。
具體實(shí)施方式
參照附圖，在這些圖中相同的附圖標(biāo)記對(duì)應(yīng)相同或相似的部件。圖la示 意性示出粘合金屬結(jié)構(gòu)10。粘合金屬結(jié)構(gòu)10包括第一金屬構(gòu)件12，其通過粘結(jié)層16粘結(jié)至第二金屬構(gòu)件14。第一金屬構(gòu)件12例如可以是汽車車身面板， 而第二金屬構(gòu)件14例如可以是支撐構(gòu)件的凸緣。第一和第二金屬構(gòu)件優(yōu)選由 鋼制成。參照?qǐng)Dlb，其中示出圖la所/^f占合金屬結(jié)構(gòu)10的一個(gè)可選實(shí)施例，該 粘合金屬結(jié)構(gòu)用附圖標(biāo)記10A表示。粘合金屬結(jié)構(gòu)10A包括第一金屬構(gòu)亍牛 12A，其M粘結(jié)層16粘結(jié)至第二金屬構(gòu)件14。第一金屬構(gòu)件12A由約束層 粘彈性層疊板18構(gòu)成。約束層粘彈性層疊板18分別包括第一金屬層20和第 二金屬層22。粘彈性層疊板24布置在第一金屬層20和第二金屬層22之間， 并且通常與它們共同延伸。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，約束層粘彈性層疊豐及 18可提供優(yōu)良的消聲和減震特性，因此在工業(yè)上被廣泛應(yīng)用?？梢灶A(yù)想，在粘合金屬結(jié)構(gòu)10和10A的使用壽命中的某些時(shí)刻，第一金 屬構(gòu)件12、 12A可能發(fā)生損傷，從而需要從第二金屬構(gòu)件14上拆除。如果出 現(xiàn)這種情況，替代的粘結(jié)層16可能不像最初j頓的一樣粘性強(qiáng)；因此，可能 需要采取另外的措施以便將第一金屬構(gòu)件12、 12A牢固地固定至第二金屬構(gòu)件 14上。實(shí)現(xiàn)此修理的方法在圖2a至4b中以示例的形式概述?，F(xiàn)在參照?qǐng)D2a，其示出了其中形成有孔26的粘合金屬結(jié)構(gòu)10?？?6延 伸穿過第一金屬構(gòu)件12，并且至少部分地延伸到第二金屬構(gòu)件14內(nèi)?？?6可 以通過鉆孔、沖壓、穿孔或本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的其他成 L方法來形成?？?26構(gòu)造成足以容納棒28。棒28優(yōu)選由金屬形成，并具有軸部30和頭部32。 當(dāng)棒28的軸部30如箭頭34所示iiM菌入到孔26內(nèi)時(shí)，頭部32將緊靠在第一 金屬構(gòu)件12上，從而限制了棒28在粘合金屬結(jié)構(gòu)10內(nèi)的移動(dòng)。一旦棒28安裝在粘合金屬結(jié)構(gòu)10內(nèi)，就用電極36壓住頭部32，如圖2b 所示。為第二金屬構(gòu)件14提供接地點(diǎn)38，以便使電流流過棒28。供給棒28 足夠高或足夠強(qiáng)的電流以產(chǎn)生熱，并在由棒28A與第一金屬構(gòu)件12和第二金 屬構(gòu)件14所形成的界面處形,部熔化。此局部'熔化構(gòu)成焊縫40，從而將第 —金屬構(gòu)件12和第二金屬構(gòu)件14固定或焊接至棒28上。另外，頭部32被固 定或焊接至第一金屬構(gòu)件12上，從而提供了抵抗第一金屬構(gòu)件12和第二金屬構(gòu)件14分離的附加措施?？梢栽诎?8上涂覆銅焊材料，從而冑^多M銅焊來將第一金屬構(gòu)件12和第二金屬構(gòu)件14固定至棒28上。所屬領(lǐng)域技術(shù)人員能 夠認(rèn)識(shí)到，頭部32可以是包括圓環(huán)、正方形、矩形、十字形、橢圓形等的任 何開別犬。另外，頭部32可用作加強(qiáng)連接的目的。例如，如果頭部32形成為大 致橢圓，那么該橢圓的長(zhǎng)軸可以定位成基本上垂直于粘合金屬結(jié)構(gòu)10的負(fù)載 方向?，F(xiàn)在參照?qǐng)D3a和3b，其中示出了使第一金屬構(gòu)件12和第二金屬構(gòu)件14 相對(duì)彼此固定的一種備選方法。圖3a示出了圖la所示的粘合金屬結(jié)構(gòu)10，其 具有基本上貫穿于其中的孔26A。孔26A構(gòu)造成足以容納棒28A，并有如上所 述地可通過所屬領(lǐng)域技術(shù)人員己知的任何方法形成。棒28A^t選為金屬，并形 成為基本與粘合金屬結(jié)構(gòu)10的厚度相同，而且如箭頭42所^fctM菌入到孔26A 內(nèi)。一旦棒28A安裝在粘合金屬結(jié)構(gòu)0內(nèi)，就用電極36壓住頭部32，如圖 3b所示。供給棒28A足夠高或足夠強(qiáng)的電流以產(chǎn)生熱，并在由棒28A與第一 金屬構(gòu)件12和第二金屬構(gòu)件14所形成的界面處形成局部熔化。此局部熔化形 成了焊縫44，從而將第一金屬構(gòu)件12和第二金屬構(gòu)件14固定或焊接至棒28A 上。可以在棒28A上涂覆銅焊材料，從而肖,m銅焊來固定第一金屬構(gòu)件12 和第二金屬構(gòu)件14?，F(xiàn)在參照?qǐng)D4a和4b，其中示出了使第一金屬構(gòu)件12和第二金屬構(gòu)件14 相對(duì)彼此固定的一種備選方法。圖4a示出圖la所示的粘合金屬結(jié)構(gòu)10，其具 有形成于第一金屬構(gòu)件12內(nèi)的孔26B，其部分地伸入到第二金屬構(gòu)件14內(nèi)。 孔26B具有大致錐形的側(cè)壁46，該側(cè)壁構(gòu)造成足以容納棒28B，而該棒2犯 具有互補(bǔ)的大致錐形的側(cè)壁48。如上所述，孔26B可M所屬領(lǐng)域技術(shù)人員 已知的任何方法形成。如圖4a所示，緊鄰于孔26B而放置棒2犯，或者使它們之間有一距離。 經(jīng)由電極36提供足夠強(qiáng)度的電流給棒28B，以便在棒28B與粘合金屬結(jié)構(gòu)10 之間產(chǎn)生所需量的電弧放電，如虛線50所示。電弧放電在棒28B和粘合金屬 結(jié)構(gòu)10中產(chǎn)生熱量，從而出現(xiàn)局部熔化。然后使棒2犯往里移動(dòng)至接觸粘結(jié) 金屬10，從而形成如圖4b所示的焊縫52，以將第一金屬構(gòu)件12和第二金屬 構(gòu)件14固定或焊接至棒28B上?？梢栽诎?8B上涂覆銅焊材料，使得能夠通過銅'劇每棒28固定到第一金屬構(gòu)件12和第二金屬構(gòu)件14上。盡管如圖4a所 示的孔26B具有大致錐形的側(cè)壁46，然而所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到， 為提供所需的電弧放電特性，可以設(shè)想出其他的用于孔26B和棒28B的幾何圖形。雖然上文提出的連接方法說明了對(duì)圖la所示的粘合金屬結(jié)構(gòu)10的修理， 然而應(yīng)當(dāng)注意到，所述方法與修理圖lb所示的粘合金屬結(jié)構(gòu)10A等效。艮口， 當(dāng)?shù)谝唤饘贅?gòu)件12和第二金屬構(gòu)件14中之一或者二者由約束層粘彈性層疊板 18構(gòu)成時(shí)，例如圖lb中所示的第一金屬構(gòu)件12，所述方法均可被有效地采用。 所述方法是相對(duì)第二金屬構(gòu)件14固定住第一金屬構(gòu)件12、 12A的有效方法， 這是因?yàn)閭鹘o粘合金屬結(jié)構(gòu)10的熱量是局部的且持續(xù)時(shí)間短；因此，因高度 的熱偏移而造成的損壞粘結(jié)層16的可能性大大減少。棒28、 28A和28B可由高強(qiáng)度(即高碳等效物)或低碳鋼形成。當(dāng)棒28、 28A和2犯由高纟艘鋼形成，且隨后焊接至由由低碳鋼構(gòu)成的第一金屬構(gòu)件12 或12A以及第二金屬構(gòu)件14上時(shí)，最終所得到的焊接件的強(qiáng)度將增加?；蛘?， 當(dāng)棒28、 28A和28B由低職閃形成時(shí)，由于碳的減少，最終得到的焊接件的 弓鵬將減小。艦為棒28、 28A和28B提供能夠從粘合金屬結(jié)構(gòu)10中"拔出"的失效方式來說是有利的。圖5a顯示了棒28具有設(shè)置在其上的螺栓54。螺栓54可與棒28整體式 形成，或者可安裝到其上。圖5b顯示了其上設(shè)有螺母56的棒28。螺母56可 與棒28整體式形成，或者可安裝到其上。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，螺栓54 和螺母56可用作粘合金屬結(jié)構(gòu)10上的固定或附著點(diǎn)。另外，那些本領(lǐng)域技術(shù) 人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，螺栓54和螺母56可設(shè)置在螺栓28A和28B上，這仍屬于 本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。雖然已經(jīng)詳細(xì)地描述了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最優(yōu)實(shí)施例，但是熟悉本發(fā)明所屬領(lǐng) 域的人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，在本發(fā)明所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)可作出用于實(shí)踐本發(fā)明 的可選設(shè)計(jì)和實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種修理粘合金屬結(jié)構(gòu)的方法，其中所述粘合金屬結(jié)構(gòu)具有粘結(jié)到第二金屬構(gòu)件上的第一金屬構(gòu)件，所述方法包括在第一金屬構(gòu)件和第二金屬構(gòu)件的至少一個(gè)中形成孔，其中所述孔構(gòu)造成足以容納棒；將所述棒插入到所述孔中；以及在所述棒上通電流，其中所述電流具有足夠的強(qiáng)度以在所述第一金屬構(gòu)件、第二金屬構(gòu)件和所述棒的界面處產(chǎn)生熔化，從而相對(duì)所述第二金屬構(gòu)件固定住所述第一金屬構(gòu)件。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括在將所述棒 插入到所述孔之前用銅焊材料涂覆所述棒，使得當(dāng)所述電流通31所述棒時(shí)，所 述第一金屬構(gòu)件和所述第二金屬構(gòu)件被銅焊至所述棒上。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括通過沖壓、 穿孔、鉆孔中之一來形成所述孔。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述棒具有設(shè)置在其上的螺 栓和螺母中之一。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述孔延伸穿過所述第一金 屬構(gòu)件，并且至少部分地延伸穿過所述第二金屬構(gòu)件。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述孔形成為大致錐形，而 所述棒具有大致互補(bǔ)的錐形。
7. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述棒為大致圓柱形。
8. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括在所述棒上 設(shè)置肩部，以便在插入過程中限制所述棒在所述孔內(nèi)的移動(dòng)。
9. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一和第二金屬構(gòu)件中 的至少一個(gè)由約束層粘彈性層疊板構(gòu)成。
10. —種修理粘合金屬結(jié)構(gòu)的方法，其中所述粘合金屬結(jié)構(gòu)具有粘結(jié)到第 二金屬構(gòu)件上的第一金屬構(gòu)件，所述方、 跑括'在所述第一金屬構(gòu)件和所述第二金屬構(gòu)件的至少一個(gè)中形成孔，其中所述 孔構(gòu)造成足以容納棒；將所述棒方ig在所述孔的附近；在所述棒上通電流，其中所述電流具有足夠的強(qiáng)度以便在所述棒和所述粘 合金屬結(jié)構(gòu)之間產(chǎn)生電弧放電，從而熔化所述棒的至少一部分；以及將所述棒的至少被熔化的部分插入到所述孔中，從而相對(duì)所述第二金屬構(gòu) 件固定住所述第一金屬構(gòu)件。
11. 如權(quán)利要求io所述的方法，其特征在于，所述方法還包括用銅焊材料涂覆所述棒，使得當(dāng)所述電流通過所述棒時(shí)，所述第一金屬構(gòu)件和所述第二 金屬構(gòu)件被銅焊至所述棒上。
12. 如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述棒具有設(shè)置在其上的 螺栓和螺母中之一。
13. 如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述孔形成為大致錐形， 而所述棒具有互補(bǔ)的大致維形。
14. 如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述第一和第二金屬構(gòu)件 中的至少一個(gè)由約束層粘彈性層疊板構(gòu)成。
15. —種修理粘合金屬結(jié)構(gòu)的方法，其中所述粘合金屬結(jié)構(gòu)具有粘結(jié)到第 二金屬構(gòu)件上的第一金屬構(gòu)件，所述方法包括在所述第一金屬構(gòu)件和所述第二金屬構(gòu)件的至少一個(gè)中形成孔，其中所述 孔構(gòu)造成足以容納棒的至少一部分；以及 將所述棒固定在所述 L內(nèi)。
16. 如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，將所述棒固定在所述孔內(nèi)包括將所述棒插入到所述孔中；以及在所述棒上通電流，其中所述電流具有足夠的強(qiáng)度以便在所述棒與所述第 一金屬構(gòu)件和所述第二金屬構(gòu)件的界面處產(chǎn)生熔化，從而相對(duì)所述第二金屬構(gòu) 件固定住所述第一金屬構(gòu)件。
17. 如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，將所述棒固定在所述孔內(nèi)包括將所述棒方ilS在所述孔附近；在所述棒上通電流，其中所述電流具有足夠的劍芰以便在所述棒和所述粘 合金屬結(jié)構(gòu)之間產(chǎn)生電弧方文電，從而熔化所述棒的至少一部分；以及將所述棒插入到所述孔中，從而相對(duì)所述第二金屬構(gòu)件固定住所述第一金 屬構(gòu)件。
18. 如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述方法還包括用銅焊材 料涂翻述棒。
19. 如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述方法還包括，所述孔 形成有大致錐形，而所述棒具有互補(bǔ)的大致錐形。
20. 如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述第一金屬構(gòu)件和第二金屬構(gòu)件中的至少之一 由約束層粘彈性層疊板構(gòu)成。
全文摘要
提供一種修理粘合金屬結(jié)構(gòu)的方法，所述方法使第一金屬構(gòu)件粘結(jié)到第二金屬構(gòu)件。該方法包括步驟A)在第一金屬構(gòu)件和第二金屬構(gòu)件的至少一個(gè)中形成孔，其中所述孔構(gòu)造成足夠容納棒；B)將所述棒插入到所述孔中；以及C)在所述棒上通足夠強(qiáng)度的電流，以便在所述第一金屬構(gòu)件、第二金屬構(gòu)件和所述棒的界面處產(chǎn)生熔化，從而相對(duì)第二金屬構(gòu)件固定住第一金屬構(gòu)件。另一方面，方法可包括D)將所述棒放置在所述孔附近；E)所述棒上通過足夠強(qiáng)度的電流，以便在所述棒和粘合金屬結(jié)構(gòu)之間產(chǎn)生電弧放電，以及F)將所述棒插入到所述孔中，從而相對(duì)第二金屬構(gòu)件固定住第一金屬構(gòu)件。
文檔編號(hào)B23K11/00GK101219501SQ20071019442
公開日2008年7月16日 申請(qǐng)日期2007年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月10日
發(fā)明者J·D·菲克斯, P·-C·王 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司