專利名稱：局部加強(qiáng)的層板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由金屬層與位于所述各金屬層之間的塑料粘合層構(gòu)成的層板(疊層體)，其中所述層板包括兩個(gè)大致連續(xù)延伸的外側(cè)金屬層和至少一個(gè)內(nèi)側(cè)金屬層。此種層板是公知的并且被使用在可用于各種不同目的的板材中。具體地講，這些板材可以是使用在航空和太空航行工業(yè)中的高剛度和高強(qiáng)度、輕質(zhì)的板材。此種板材還可使用在其他領(lǐng)域，例如船艇、公路車輛和集裝箱等。
背景技術(shù)：
由于層板的有利特性，板材可具有相當(dāng)小的厚度，而仍舊滿足關(guān)于剛度和強(qiáng)度的要求。這在航空和太空航行工業(yè)中尤其是一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)。然而，恰恰由于這種小厚度，所以此種板材還具有缺陷。尤其在板材正被固定至諸如構(gòu)架、加強(qiáng)板等的其他結(jié)構(gòu)部分時(shí)，這些缺陷暴露出來。在實(shí)施所述固定操作的位置處出現(xiàn)了力的轉(zhuǎn)移，并且這尤其在使用了鉚釘和螺栓的固定方法的情況下可引起應(yīng)力集中的危險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
薄的層板僅僅在受限的程度上可以緩解這種應(yīng)力集中。本發(fā)明的目的因而在于提供一種上述類型的層板，其在與構(gòu)架等進(jìn)行局部連接時(shí)表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，而同時(shí)其他的優(yōu)點(diǎn)，例如相對輕的重量和良好的機(jī)械性能不會受到顯著不利地影響。該目的通過以下方式實(shí)現(xiàn)，即至少一個(gè)所述內(nèi)側(cè)金屬層具有至少一個(gè)開口，并且在所述開口的位置處，其他金屬層和塑料粘合層被粘結(jié)在一起以形成厚度減小的堆疊部(packet)。
帶有開口的金屬層在層板內(nèi)，并且優(yōu)選在預(yù)想的結(jié)構(gòu)內(nèi)必須進(jìn)行連接的確切點(diǎn)處，形成局部增厚。例如，如上所述，可以在構(gòu)架或加強(qiáng)板必須被固定至板材的點(diǎn)處。層板的局部增加的厚度導(dǎo)致了在那里更大的應(yīng)力集中，并且還導(dǎo)致了力從鉚釘排等處逐漸轉(zhuǎn)移到層板的其他較薄部分。
取決于最終的結(jié)構(gòu)，所提及的金屬層內(nèi)的開口可包括許多不同的類型。具體地講，所述開口可沿周邊方向封閉。
所述各開口的總表面積可與設(shè)有開口的金屬層的剩余部分的表面積具有相同的量級；此外，所述各開口的總表面積可大于設(shè)有開口的金屬層的剩余部分的表面積。
根據(jù)本發(fā)明的層板可以各種不同的方式被構(gòu)造；設(shè)有開口的金屬層優(yōu)選被安置于具有或者不具有纖維加強(qiáng)部的對應(yīng)粘合層之間。根據(jù)第一可能性，設(shè)有開口的層可在每一側(cè)粘結(jié)至纖維加強(qiáng)的塑料粘合層，在所述開口的位置處，各纖維加強(qiáng)的塑料粘合層無間斷地連續(xù)，并且在該位置處被粘結(jié)在一起。
在另一實(shí)施方式中，設(shè)有開口的層可在一側(cè)粘結(jié)至纖維加強(qiáng)的塑料粘合層，并且在另一側(cè)借助于沒有纖維加強(qiáng)的塑料粘合層被粘結(jié)至另一金屬層。在所述開口的位置處，與所述設(shè)有開口的金屬層粘結(jié)的纖維加強(qiáng)的塑料粘合層被粘結(jié)至所述另一金屬層。
金屬層的厚度優(yōu)選小于1.5mm，并且優(yōu)選介于0.1mm與0.8mm之間。塑料粘合層可包括碳纖維、芳綸纖維或玻璃纖維。金屬層可以是Al、Cu、Mg、Ti、Sc和/或這些金屬的合金。


以下將參看附圖中示出的多個(gè)示意性實(shí)施例更加詳細(xì)說明本發(fā)明。
圖1示出了根據(jù)層板的第一實(shí)施例的橫斷面；圖2示出了第二實(shí)施例的橫斷面；圖3示出了由根據(jù)本發(fā)明的層板構(gòu)成的板材的透視圖；圖4至12示出了層板的其他實(shí)施例；圖13至16示出了在層板中具有凹入和突起區(qū)域的各種不同的圖案。
具體實(shí)施例方式
由圖1所示的層板包括多個(gè)連續(xù)的金屬層1、2和3，以及多個(gè)連續(xù)的纖維加強(qiáng)的塑料粘合層4、5和6。在所示的示意性實(shí)施例中，纖維加強(qiáng)的塑料粘合層4、5和6分別包括兩個(gè)具有期望纖維指向的纖維層7、8。
根據(jù)本發(fā)明，在金屬層2與3之間設(shè)置另一金屬層9，在所述金屬層9內(nèi)設(shè)有開口10。在所述開口10的位置處，纖維加強(qiáng)的塑料粘合層5和6被彼此相互粘結(jié)一起。剩余的開口區(qū)域用粘合劑11充滿。
可從圖1的橫斷面、和圖3的透視圖中看出來，在金屬層9內(nèi)的開口10的位置處，凹形部分12形成在板材內(nèi)，并且被較厚的邊緣區(qū)域13包圍。這些邊緣區(qū)域13適合于用作為固定區(qū)域，例如用于構(gòu)架、加強(qiáng)板等。將這些構(gòu)架、加強(qiáng)板等固定至層板的螺栓或鉚釘以這樣的方式被支承在所述相對較厚的邊緣區(qū)域13內(nèi)，即應(yīng)力集中保持限制在可接受的級別上。凹形部分12形成了由所述層板制成的板材的剩余部分，并且所述凹形部分12被設(shè)計(jì)成可以吸納在相關(guān)結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的通常無擾動(dòng)的剪切應(yīng)力以及拉伸和彎曲應(yīng)力。
在一方面，由于所述凹形部分12，這產(chǎn)生了具有相對小重量的板材的優(yōu)點(diǎn)，而在另一方面，所述板材仍舊適合于在加厚的邊緣區(qū)域13處固定至其他結(jié)構(gòu)部分，如圖3所示。
在圖2的改型中，層板同樣包括三個(gè)連續(xù)的金屬層1、2和3。此外，存在兩個(gè)連續(xù)的纖維加強(qiáng)的塑料粘合層4、6。在這種情況下，設(shè)有開口10的金屬層9通過沒有纖維加強(qiáng)的不連續(xù)的粘結(jié)層14被粘結(jié)至所述金屬層2。纖維加強(qiáng)的塑料粘合層6在所述開口10的位置處被粘結(jié)至位于其下的金屬層2。
在與圖3所示基本上相同的圖4的改型中，設(shè)有開口10的金屬層9借助于沒有纖維加強(qiáng)的連續(xù)的粘結(jié)層14被粘結(jié)至金屬層2。在這種情況下，纖維加強(qiáng)的塑料粘合層15在所述開口10的位置處是不連續(xù)的。
通過圖5至12所示的其他、非窮舉的可能性，將清楚本發(fā)明并不受限于這些改型的事實(shí)。在這些附圖中，與圖1和2的實(shí)施例中的層相應(yīng)的層由相同的附圖標(biāo)記表示。圖5不僅示出了不連續(xù)的金屬層9，還示出了另一不連續(xù)的金屬層9′。在凹形部分12的位置處，金屬層9′的各開口彼此相互逐階地對正。除了所述附加的金屬層9′和間斷的纖維加強(qiáng)的塑料粘合層15以外，該改型與圖2所示的相同。
圖6所示的改型具有一個(gè)附加的間斷的金屬層9′和兩個(gè)間斷的纖維加強(qiáng)的塑料粘合層15、15′。
在圖7所示的改型的情況中，不像圖6所示的改型，纖維層15、15′并不分別延伸直至纖維層6和15。
在圖8所示的改型的情況中，外側(cè)金屬層3在凹部12的高度位置處粘結(jié)至纖維加強(qiáng)的塑料層6，并且所述外側(cè)金屬層3沿著其一小部分粘結(jié)至纖維加強(qiáng)的粘合層15。在該外側(cè)層3與第二間斷的金屬層9′之間的連接采用的是沒有纖維加強(qiáng)的粘結(jié)層14的形式。
同樣在圖9所示的改型中，在兩個(gè)間斷的金屬層9、9′之間同樣設(shè)置一沒有纖維加強(qiáng)的粘結(jié)層14。
在圖10所示的改型中，借助于沒有纖維加強(qiáng)的粘結(jié)層14、14′，連續(xù)的金屬層2、間斷的金屬層9和間斷的金屬層9′全都被彼此相互固定在一起。
在圖11中，連續(xù)的金屬層2將間斷的金屬層9、9′之間分開。
圖12基本上與圖2所示的改型相同，在這種情況下的理解是，一纖維加強(qiáng)的塑料粘結(jié)層15設(shè)置在連續(xù)的金屬層與間斷的金屬層9之間。
圖13a至13f的俯視圖中的改型示出了由突起區(qū)域13和凹形區(qū)域12構(gòu)成的各種不同的圖案。
圖14示出了具有包圍多個(gè)凹形方格12的框架13的層板的俯視圖。
圖15的改型示出了具有包圍平行細(xì)長的凹形區(qū)域12的框架13的層板，這種包圍例如在構(gòu)架的位置處以殼體(fuselage)形式或者在肋部的位置處以翼部的形式。
圖16所示的改型示出了，框架13可包括多個(gè)部分，即兩個(gè)最外側(cè)的框架部分21、22，它們在接縫23的位置處彼此相互緊密靠近安放，以及條帶部24，每個(gè)所述條帶部在接縫25、26的位置處分別靠近框架部分21、22安放。
權(quán)利要求
1.由金屬層(1至3，9)和位于所述各金屬層(1至3，9)之間的塑料粘合層(4至6)構(gòu)成的層板，其中所述層板包括兩個(gè)大致連續(xù)延伸的外側(cè)金屬層(1、3)和至少一個(gè)內(nèi)側(cè)金屬層(2，9)，其特征在于，至少一個(gè)所述內(nèi)側(cè)金屬層(9)具有至少一個(gè)開口(10)，并且在所述開口(10)的位置處，其他金屬層(1至3)和塑料粘合層(4至6)被粘結(jié)在一起以形成厚度減小的堆疊部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層板，其特征在于，至少一個(gè)所述開口(10)沿周邊方向被封閉。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求任一所述的層板，其特征在于，所述開口(10)的總表面積與設(shè)有開口的金屬層(9)的剩余部分(13)的表面積具有相同的量級。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求任一所述的層板，其特征在于，所述開口(10)的總表面積大于設(shè)有開口的金屬層(9)的剩余部分(13)的表面積。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求任一所述的層板，其特征在于，設(shè)有開口(10)的金屬層(9)位于塑料粘合層之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的層板，其特征在于，所述設(shè)有開口(10)的金屬層(9)在每一側(cè)粘結(jié)至塑料粘合層(5、6)，其中在所述開口(10)的位置處，塑料粘合層(5、6)無間斷地連續(xù)，并且在該位置處粘結(jié)在一起。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求任一所述的層板，其特征在于，至少一個(gè)所述塑料粘合層(5、6)包括纖維加強(qiáng)部。
8.根據(jù)權(quán)利要求5和7所述的層板，其特征在于，所述設(shè)有開口(10)的金屬層(9)在一側(cè)被粘結(jié)至一纖維加強(qiáng)的塑料粘合層，并在另一側(cè)借助于沒有纖維加強(qiáng)的粘合層(14)被粘結(jié)至另一金屬層(2)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的層板，其特征在于，在所述開口(10)的位置處，與所述設(shè)有開口的金屬層(9)粘結(jié)的所述纖維加強(qiáng)的塑料粘合層(6)被粘結(jié)至所述另一金屬層(2)。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求任一所述的層板，其特征在于，設(shè)置多個(gè)內(nèi)側(cè)金屬層，至少兩個(gè)所述內(nèi)側(cè)金屬層分別具有至少一個(gè)開口，并且不同的金屬層的開口至少部分地彼此相互覆蓋。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的層板，其特征在于，所述各開口彼此相互對正，并且一起形成帶有臺階的收縮形狀。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求任一所述的層板，其特征在于，所述設(shè)有開口的金屬層(9)形成框架(13)。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求任一所述的層板，其特征在于，所述具有至少一個(gè)開口的金屬層中的至少一個(gè)金屬層包括彼此相互連接的金屬層部分。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求任一所述的層板，其特征在于，金屬層的厚度小于1.5mm。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求任一所述的層板，其特征在于，金屬層的厚度介于0.1與0.8mm之間。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求任一所述的層板，其特征在于，塑料粘合層包括碳纖維、芳綸纖維或玻璃纖維。
17.根據(jù)前述權(quán)利要求任一所述的層板，其特征在于，金屬層包括Al、Cu、Mg、Ti、Sc和/或這些金屬的合金。
全文摘要
一種由金屬層和位于所述各金屬層之間的塑料粘合層構(gòu)成的層板，其中所述層板包括至少兩個(gè)大致連續(xù)延伸的外側(cè)金屬層和一個(gè)內(nèi)側(cè)金屬層。至少一個(gè)所述內(nèi)側(cè)金屬層具有至少一個(gè)開口，并且在所述開口的位置處，其他金屬層和塑料粘合層被粘結(jié)在一起以形成厚度減小的堆疊部。所述層板的相對較薄的部分可用于力的轉(zhuǎn)移。
文檔編號B32B15/14GK1816440SQ200480018680
公開日2006年8月9日 申請日期2004年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月3日
發(fā)明者阿卜杜勒·法茲爾·拉賈巴利, 馬克斯·阿爾然·馬克施泰因 申請人:斯托克·?？薃esp公司