技術領域

本發明涉及一種連接塑料工件至另一工件的方法。

背景技術

在汽車和航天工業中，越來越多的使用如下的組件：該組件中塑料工件必須剛性連接(positively?connected)至由金屬或復合材料制成的其他工件上。利用塑料工件的變形性的方法尤其適用于此。

現有技術中公開了一系列的借助塑料材料的變形性將塑料工件連接至另一工件的方法。例如，眾所周知的是，塑料工件具有遠離抵靠面(abutting?surface)延伸的凸起。在該抵靠面上，放置具有通孔的另一工件。該通孔以這樣的方式形成：該通孔容納所述凸起，所述凸起穿過所述通孔在所述另一工件外凸出。為了將所述塑料工件連接至所述另一工件，凸出在另一工件外的凸起的部分發生機械變形(mechanically?deformed)。在該方法的最簡單的實施方式中，借助工具在凸起上施加較大的壓力以使得凸起發生塑性變形。塑料工件和另一工件形為所謂的冷連接。這種連接方法為已知的鉚接且具有非常短的循環時間。

然而，在許多塑料中，冷連接期間在凸起中產生的裂紋影響限制了另一工件和塑料工件之間的連接的耐久性。為了降低由于變形所引起的負載，該凸起在變形前進入塑性狀態。例如，這可通過在吹入熱空氣來實現。然而，在這種情況下，通過熱空氣，塑料僅是緩慢地加熱，這就大大增加了該方法的循環時間。在其他實施方式中，加熱工具用于凸起的變形。在這種情況下，根據實施方式，通過加熱電阻器、超聲波、紅外線輻射、激光輻射或其他方式加熱該工具。在不承受很大負載的情況下凸起進入塑性狀態可塑性變形。以這種方式產生的“熱”連接比前述的“冷”連接更加耐用。

然而，所有提供熱連接的方法具有特別高的能量消耗，這是由于工具必須非常熱以得到較短的周期時間。經常用于此的紅外和激光加熱器在生產和維護中也極其復雜。

最后，從US7497917中已知的是：當塑料工件連接至金屬工件時，在金屬工件的環繞開口(該開口為塑料工件的凸起所延伸穿過的)的表面區域處與摩擦工具發生接觸。轉動的摩擦工具將能量引入金屬工件，導致其加熱且隨后對塑料工件以及提供在其上的凸起進行加熱。因此，使得凸起進入塑性狀態，并得到剛性連接。

這里存在的缺點是：由于金屬工件和塑料工件之間所需熱量的轉移，再次循環時間較長，在塑料工件和金屬工件之間的抵靠面的性質決定性的影響所述熱量的轉移。

發明內容

因此，基于現有技術，本發明的目的在于提供一種剛性連接塑料工件至另一工件的方法，所述方法無需復雜的構件，利用很少的能量且具有較短的循環時間。

通過以下步驟的方法實現該目的：

-提供包括第一抵靠面的塑料工件，所述第一抵靠面上設置有遠離所述第一抵靠面凸起的銷，所述銷具有背對所述第一抵靠面的端面；

-提供另一工件，所述另一工件包括第二抵靠面和與所述第二抵靠面相對的工作表面，所述另一工件還提供有適于所述銷的橫截面且從所述第二抵靠面延伸至所述工作表面的通孔；

-以所述第二抵靠面鋪放在所述第一抵靠面上、所述銷延伸穿過所述通孔超過所述工作表面這樣彼此抵靠的方式放置所述另一工件和所述塑料工件；

-相對所述另一工件放置摩擦工具，

所述摩擦工具具有摩擦銷和夾緊環，所述摩擦銷具有以繞轉動軸的轉

動方式驅動且包括相對所述轉動軸垂直延伸的摩擦表面，所述夾緊環包括

相對所述轉動軸垂直延伸的夾緊表面，

所述夾緊環環繞所述摩擦銷，所述摩擦銷和所述夾緊環能夠平行于所述轉動軸移動，

所述放置包括將所述摩擦表面平放在所述端面上且將所述夾緊表面平

放在所述工作表面上，

-轉動所述摩擦銷，以便所述摩擦表面和所述端面之間的摩擦所產生的摩擦熱使得所述銷進入塑性狀態，以及

-平行于所述轉動軸朝向所述工作表面移動所述轉動的摩擦銷，以使所述銷發生塑性變形。

根據本發明的方法，提供包括第一抵靠面的塑料工件。所述抵靠面上設置有遠離所述抵靠面凸起的銷，所述銷具有背對所述第一抵靠面的端面。

還提供有另一工件，所述另一工件優選由金屬、金屬合金、陶瓷或復合材料構成。在另一優選的實施方式中，所述另一工件也可由塑料構成。所述另一工件具有第二抵靠面和與所述第二抵靠面相對的工作表面。所述另一工件還提供有適于所述銷的橫截面且從所述第二抵靠面延伸至所述工作表面的通孔。