專利名稱：結構化的復合板的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種由兩塊以材料連接方式相互連接的板組成的復合 板，還涉及一種用于制造相應的復合板的方法以及該復合板的有利應用。
背景技術：
相應的由兩塊以材料連接方式相互連接的板組成的復合板在現有 技術中早已被公開。例如，被稱為雙層板的復合板由于其在相對輕的 重量下具有高的強度而常常被應用于汽車制造業。例如歐洲專利文獻
EP 1 062 397 Bl公開了 一種由兩塊蓋板組成的雙層板，其中至少一塊 蓋板為帶隆起的板，該帶隆起的板利用它的隆起頂端與另外 一塊蓋板 以材料連接方式連接在一起。然而，帶隆起的板在其應用中幾乎局限 于扁平部件。此外，已知的具有塑料芯的夾層板的應用同樣也局限在 特定領域，例如汽車的蓋罩、車頂或者車門外板。在發生例如汽車碰 撞時可能出現的大變形的情況下，這兩種復合板都缺少承載能力。所 以希望改進已知的復合板在較大變形程度下的變形特性和承載能力， 使得由兩塊以材料連接方式相互連接的板組成的復合板的應用領域能 夠得到擴展。
發明內容
因此，本發明的目的是提供一種復合板，該復合板具有高的整體 和局部抗彎強度，同時在高變形程度下具有良好的變形特性和很高的 承載能力。本發明的另一目的是提供一種用于制造復合板的方法以及 復合板的有利應用。
根據本發明的第一教導，上述目的通過如下方式由這樣一種復合板實現兩塊板具有至少部分結構化的表面和平滑的表面，兩塊板通
過所述結構化的表面至少部分地以材料連接方式相互連接。
與目前所知由兩塊以材4牛連接方式相互連接的板組成的復合板相 比，根據本發明的復合板具有明顯更高的整體和局部抗彎強度，尤其
是在考慮復合板的重量的情況下。其原因是連接的兩塊板經過單面結 構化，與非結構化的板相比，單面結構化的板由于結構化而具有與自
身重量相關的更大的抗彎強度。另外，在根據本發明的復合板中，兩 塊板的較大的抗彎強度的效果疊加。因為所述復合板的外面都具有平 滑表面，確保了根據本發明的復合板在常規的成型工藝中另外還具有 非常好的變形特性。因此，所述復合板例如特別適合深拉。此外，根 據本發明的復合板應用領域更廣，因為大量的產品都能夠由根據本發 明的復合板制成。
根據本發明的復合板的第一改進實施方式，可以通過以下方式獲 得兩塊板的簡單且均勻的材料連接，即所述板的結構化表面具有凹槽， 所述板至少通過設置在所述凹槽之間的壁或脊以材料連接方式相互連 接。通過這種方式建立的結構形式類似于堅果殼中的結構形式。
如果所述凹槽具有開口室的形狀，其中所述室優選地具有沿開口 方向逐步變大的橫截面，則可以進一步提高復合板的整體和局部抗彎 強度。特別是沿所述室的開口方向逐步變大的橫截面可以增強在復合 板的平滑表面區域中的連接壁或脊，因此復合板在成型工藝中的情況 類似于單塊板，并且可以避免成型過程中發生結構彎曲。
優選地，所述凹槽可以以MJ'j或不^L則方式形成和/或分布，其中 為了形成兩塊板的均勻連接，優選的是凹槽以規則方式形成和分布。 此外，以規則方式形成和分布的凹槽簡化了加工工藝，其中可以使用 相應結構化的軋輥來使板單面結構化。凹槽例如可以通過壓花輥進行 壓印。當然，還可以想到其他方法以在需要結構化的表面上產生相應 的凹4曹。根據本發明的復合板的另一種實施方式通過以下方式確保了兩塊 板之間的足夠強度的連接，即設置在凹槽之間的壁或脊具有至少
0.3mm的厚度，優選至少為0.5mm的厚度。
優選地，所述板至少在所述結構化的表面上具有涂層。該涂層可 以例如用作復合板內部的防腐蝕層。另一方面，結構化表面的涂層在 板的材料連接方式的連接之后有助于以后的連接。
根據本發明的復合板的另 一種改進的實施方式，另外設有填充材 料，該填充材料至少部分地填充連接的板的凹槽。填充材料可以提高 復合板尤其是在由于彎曲載荷而導致復合板受擠壓的情況下的特性。
優選地，填充材料在此由帶有嵌入顆粒的塑料基體組成，其中， 顆粒具有比塑料基體更高的彈性模量。通過所述的彈性模量可以有針 對性地影響復合板的抗彎特性。但是如果使用具有相應的減震性能的 填充材料，則也可以調整減震性能。
如果復合板的材料方式的連接通過粘接實現，那么復合板的變形 特性通過以下方式改進，即在所述兩塊板之間確保所述材料方式連 接的連接層至少能在兩個步驟中硬化和/或交聯。例如，由此可以實現 在復合板的成型之前首先僅僅使材料連接方式的連接層部分地硬化或 交聯。因此，存在這樣的可能性，即在成型過程中可以消除在復合板 內部的應力，同時可以通過隨后使連接層硬化或交聯的步驟而使兩塊 板之間的連接具有最終的強度。連接層的相應硬化或交聯可以例如在 續接于成型之后的過程中通過烘漆爐來實現。
特別高的抗彎強度還可以通過將板相互釬焊或熔焊在 一起來實 現。釬焊連接和熔焊連接通常顯示出極高的強度值并且因此在提高根 據本發明的復合板的抗彎強度方面起到積極作用。此外，例如在使用 釬焊蕩時，可以提高兩塊板之間縫隙的緊密性。釬焊連接還可以同時 起到防腐蝕的作用。
為了確保復合板例如在用于汽車制造時的必要強度，板優選地由 鋼或合金鋼組成。但是，原則上也能夠想到使用其他金屬或有機材料。為了限制根據本發明的復合板的重量，板具有的最大厚度為2mm, 特別是最大為lmm,優選地最大為0.8mm。這樣的厚度確保了，所生 產的復合板除了具有高強度值或抗彎強度值外還具有相對于實心板明 顯減輕的重量。
最后，根據本發明的復合板可以通過以下方式進一步有利地設計， 即板由不同的材料和/或材料厚度組成，從而可以根據載荷情況對復 合板進行調整。
根據本發明的第二教導，上面引出的目的在方法方面通過如下方 式得以實現，即 一種用于制造由兩塊通過材料連接方式相互連接的板 組成的復合板的方法包括以下步驟
提供第一塊板和第二塊板；
通過加工出位于單面的凹槽使所述第一塊板和所述第二塊板單面 結構化；
通過結構化的表面使所述板至少部分地以材料方式連接。 如上所述，通過根據本發明的方法能夠以簡單方式提供具有高的 整體和局部抗彎強度并且同時在高變形程度下具有良好的變形特性和 極好的承栽能力的復合板。尤其是根據本發明的方法能夠通過以下方 式特別經濟地實現，即第一塊板和第二塊板分別通過巻繞在帶巻上 的帶提供，通過平滑輥壓進行單面結構化，并且隨后將結構化的表面 相互連接，以提供由根據本發明的復合板組成的帶。然后可將由根據
本發明的復合板組成的帶切割成具有期望尺寸的板。
優選地，板的結構化表面相互粘接、熔焊連接或釬焊連接。板必 須在連接之前根據連接方法的不同而進行處理。例如，在對板的結構 化表面進行粘接之前必須給所述板的結構化表面涂覆粘接劑。但是也 可以想到其他預處理方法，例如涂覆用于粘接劑層的底漆。
優選地，在粘接或釬焊時，在板的結構化表面之間設置粘接箔或 釬焊箔，使得在隨后的加工工序中使結構化表面相互連接。對于釬焊 而言，可以例如通過對板進行感應加熱來實現結構化表面的相互連接。 粘接箔同樣可以通過加熱來硬化或交聯。如，通過對 兩塊板的橫向于帶延伸的正弦波形的單面壓印可以實現特別均勻的熔 焊連接分布。
最后，上述目的根據本發明的第三教導通過以下方式實現，即 將特別是根據本發明的方法制成的根據本發明的復合板應用于制造汽 車的結構部件、尤其是汽車的外板部件。
如上所述，根據本發明的復合板不僅具有提高的抗彎強度，而且 能夠非常好地成型并且在大的變形情況下具有高承載能力。使用根據 本發明的用于制造復合板的方法可以經濟地提供復合板，使得能夠有 利地應用于汽車制造業。
現在存在多種可能性對根據本發明的復合板和根據本發明的用于 制造該復合板的方法以及該復合板的應用進行設計和改進。對此，一
方面可參照后附的權利要求書的權利要求1至14,另一方面可參照對 結合附圖的多個實施例的描述。其中
圖1是根據本發明的復合板的一個實施例的單面結構化板的俯視
圖2是圖1的單面結構化的板的剖視圖3是根據本發明的復合板的第一實施例的剖視圖4和5是根據本發明的復合板的第二和第三實施例的剖視圖6是根據本發明的復合板制造方法的實施例的示意圖。
具體實施例方式
首先，圖1示出了根據本發明的復合板的一個實施例的板1的俯 視圖。板1經過單面結構化，也就是說通過壓印出凹槽3，使得在凹槽 3之間保留有脊或壁4。板1例如具有規則排列的凹槽3并且在此情況
8下具有規則構造的脊或壁4。此外，凹槽3具有矩形橫截面并因此以規 則方式形成。還可以想到的是，凹槽3以不規則方式形成并且以不規
則方式分布在板的表面2上。在本實施例中，設置在凹槽3之間的脊4 的厚度至少為0.3mm,優選至少為0.5mm。通過脊的厚度確保了復合 板具有特別高的抗擠壓能力。這在彎曲應力或壓應力的情況下非常有 利。但是此外還可以想到對于凹槽之間的脊或壁可以采用較小的厚度。 在這種情況下，成型方法必須相應地調整。
在圖2所示的根據本發明的復合板的實施例的單面結構化板1的 剖視圖中清楚可見， 一方面，凹槽3具有沿凹槽的開口方向逐步變大 的橫截面，另一方面，與板1的結構化表面2相對的表面5是平滑的。 通過凹槽3沿著開口方向逐漸增大的橫截面，實現了脊4朝著例如在 成型時受應力作用的表面方向被加強，從而抵抗該表面的彎曲。
圖3示出了根據本發明的復合板6的第 一 實施例的示意性剖視圖。 兩個單面結構化的板1、 7通過它們的結構化表面2以材料方式相互連 接。兩塊板l、 7的連接通過設置在凹槽3、 3'之間的脊4、 4，實現。在 此，可以使用粘接、釬焊或熔焊作為連接方法。
如果板l、 7之間的連接由釬焊連接或熔焊連接構成，則根據本發 明的復合板在碰撞載荷下可以具有很高的抗彎強度以及極高的強度 值。為了避免根據本發明的復合板6內部腐蝕，通常至少在板的結構 化面上設置圖中沒有顯示的涂層。該涂層也可以設置在外表面5和8 上。如借助圖3看出的那樣，根據本發明的復合板6在兩面上都具有 平滑的表面5、 8,這樣使得根據本發明的復合板可以順利地應用在傳 統的成型方法中。
圖4同樣以示意性的剖視圖示出了根據本發明的復合板6的第二 實施例。與圖3中的實施例不同，在復合板的空腔中填入了填充材料， 該填充材料主要是由帶有嵌入顆粒10的塑料基體9組成。通過塑料基 體9以及嵌入在該塑料基體中的顆粒10可以改善根據本發明的復合板 6的抗彎特性，因為塑料基體可以吸收在內部出現的力。但是，在持久 彎曲應力的情況下有利的是，省去塑料基體并通過釬焊或熔焊連接建立兩塊板之間的連接。特別是在交變的彎曲應力情況下，由此可以避
免塑料基體9蠕變的危險。當然，通過填充材料還可以調整復合板的
減震特性。
圖5同樣以示意性的剖視圖示出了根據本發明的復合板6的第三 實施例。在兩塊板l、 7之間設有在制造中確保兩塊板1、 7的連接的 粘接箔或焊接箔11。如果設有釬焊箔11，則可以例如通過對板1、 7 進^f亍加熱(優選感應加熱)來熔化^lf焊箔11， ^/v而可以在脊4， 4，的 區域中形成釬焊連接。如果要在板l、 7之間建立粘接連接，那么可以 優選地對粘接箔11進行設計，使得粘接箔11能夠在至少兩個步驟中 硬化或交聯。因此，首先可以這樣保持連接，即在成型工藝中同樣 可以在脊4， 4'的區域中對兩塊板進行成型，而不會在復合板內引入應 力。通過隨后對板1和板7之間的連接進行硬化或交聯真正地形成了 兩塊板的連接強度。隨后，復合板6就具有了期望的高的局部和整體 抗彎強度。
圖6示出了根據本發明的用于制造復合板的方法的實施例的示意 圖。首先，兩條帶12和13分別從帶巻14和15退繞。兩條帶經過平 滑軋輥16、 17,其中只有平滑軋輥16、 16，具有結構化表面。軋輥17、 17，只是用作反向支撐并且對帶12、 13面向軋輥的一面上的結構沒有 影響或影響很小。已經結構化的帶12、 13進入另一對軋輥18、 18，。 現在在該位置上可以使用不同的連接方法。例如可以想到，在軋輥對 18、 18，的輥隙中附加地插入沒有示出的粘接箔或釬焊箔并且在軋輥對 的區域中對帶12、 13以及箔進行加熱。另一方面，可以通過電阻熔焊 在軋輥18和18，之間引入電流，從而在帶12、 13的接觸位置的區域中， 在脊4、 4'區域中進行焊接。隨后就提供了帶狀的復合板19,該復合 板的特征在于外表面平滑，并且該復合板與同樣厚度的常規板相比在 小重量的情況下具有更高的局部和整體抗彎強度。在以上圖中描述的 帶12、 13以及板1和7的厚度通常最大為2mm。通常，單塊板的典型 厚度大約為0.5mm，從而形成總厚度大約為lmm的復合板。該復合板 的優點在于，由于抗彎強度增加，所以可以毫無問題地用常規手段進行成型，該復合板在大的變形情況下具有非常好的承載特性，并且該 復合板在高的強度值下具有比常規復合板更輕的重量。相應的復合板 6、 19因此可以非常好地應用在汽車制造業中，特別是作為結構部件或 外板部件。
權利要求
1. 由兩塊以材料連接方式相互連接的板組成的復合板，其特征在于，所述兩塊板(1，7)具有至少部分結構化的表面(2，2’)和平滑的表面(5，8)，所述兩塊板(1，7)通過所述結構化的表面(2，2’)至少部分地以材料連接方式相互連接。
2. 根據權利要求1所述的復合板，其特征在于，所述板(1， 7)的 結構化的表面(2, 2，)具有凹槽(3， 3，)，所述板(1,7)至少通過 設置在所述凹槽(3、 3，)之間的壁或脊(4， 4，)以材料連接方式相互 連接。
3. 根據權利要求1或2所述的復合板，其特征在于，所述凹槽(3， 3，)具有開口室的形狀，所述室優選地具有沿開口方向逐步變大的橫 截面。
4. 根據權利要求1至3中任一項所述的復合板，其特征在于，所述 凹槽(3, 3，)以^L則或不^見則方式形成和/或分布。
5. 根據權利要求1至4中任一項所述的復合板，其特征在于，設置 在所述凹槽(3、 3，)之間的所述壁或脊(4, 4，)具有的厚度至少為 0.3mm,伊C選至少為0.5mm。
6. 根據權利要求1至5中任一項所述的復合板，其特征在于，所述 板(1， 7)至少在所述結構化表面(2， 2，)上具有涂層。
7. 根據權利要求1至6中任一項所述的復合板，其特征在于，所述 連接的板的室至少部分地填充有填充材料(9)。
8. 根據權利要求1至7中任一項所述的復合板，其特征在于，所述 填充材料由帶有嵌入顆粒(10)的塑料基體(9)組成，其中所述嵌入 顆粒(10)比所述塑料基體(9)具有更高的彈性模量。
9. 根據權利要求1至8中任一項所述的復合板，其特征在于，在所 述兩塊板之間確保所述材料連接的連接層(11)至少能在兩個步驟中 硬化和/或交聯。
10. 根據權利要求1至9中任一項所述的復合板，其特征在于，所述板(l， 7)通過釬焊或熔焊相互連接。
11. 根據權利要求1至10中任一項所述的復合板，其特征在于， 所述—反(1， 7)由鋼或合金鋼組成。
12. 根據權利要求1至11中任一項所述的復合板，其特征在于， 所述板(1， 7)的最大厚度為2mm，特別地最大為lmm，優選地最大 為0.8mm。
13. 根據權利要求1至12中任一項所述的復合板，其特征在于， 所述板(1, 7)由不同材料和/或不同材料厚度構成。
14 復合板，特別是根據權利要求1至13中任一項所述的復合板的方法， 所述方法包括以下步驟提供第 一塊板和第二塊板，通過加工出位于單面的凹槽使所述第一塊板和所述第二塊板單面 結構化，通過結構化表面使所述第一塊板和第二塊板至少部分地以材料連 4妾方式連才妄。
15. 根據權利要求14所述的方法，其特征在于，將所述第一塊板 和第二塊板的結構化表面粘接、熔焊或釬焊在一起。
16. 根據權利要求14或15所述的方法，其特征在于，分別在粘 接或焊接之前將粘接箔或焊箔設置在所述第一塊板和第二快板的結構 化表面之間。
17. 根據權利要求14或15所述的方法，其特征在于，所述第一 塊板和第二塊板通過電阻熔焊相互連接。
18. 根據權利要求1至13中任一項所述的復合板，特別是根據權 利要求14至17中任一項所述的方法制成的復合板在汽車的結構部件、 特別是外板部件的制造中的應用。
全文摘要
本發明涉及一種由兩塊相互以材料連接方式連接的板組成的復合板，還涉及一種用于制造相應的復合板的方法以及該復合板的有利應用。本發明的目的是提供一種復合板，該復合板一方面具有高的整體和局部抗彎強度，同時在大變形(例如汽車碰撞)的情況下具有非常好的變形特性和非常大的承載能力，該目的通過以下方式實現，即兩塊板(1，7)具有至少部分結構化的表面(2，2’)和平滑的表面(5，8)，并且所述兩塊板(1，7)通過所述結構化的表面(2，2’)至少部分地以材料連接方式相互連接。
文檔編號E04C2/32GK101512076SQ200780033540
公開日2009年8月19日 申請日期2007年8月14日 優先權日2006年9月11日
發明者K·布呂姆爾, L·帕特貝格 申請人:蒂森克虜伯鋼鐵公司