專利名稱：微粒鎖定接合的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及接合，更具體地說涉及包含機械鎖定相鄰面的微粒的接合。
背景技術(shù)：
眾所周知在機械領(lǐng)域中有許多把一個部件與另一個部件連接起來的方法。這些方法包括從使用化學(xué)粘合劑到焊接。
化學(xué)粘合劑一般通過與主體材料發(fā)生化學(xué)作用把兩個面接合起來。這種接合有高強度又有耐久性。問題是有伴隨化學(xué)粘合劑而產(chǎn)生的環(huán)境問題，包括粘合劑的儲存、使用和處理。而且，如果使用不當(dāng)，往往危害人的健康。化學(xué)粘合劑主要用于諸如塑料和合成材料之類的非金屬材料。
焊接是連接金屬部件的主要手段。例如，電弧焊是瞬時熔化要連接的金屬體的一部分。然后，所述熔化了的金屬與焊條的金屬一起固化，在分子水平上把兩個金屬體連接起來。這里的問題是要焊接恰當(dāng)就要有相當(dāng)技能。而且，必須有很大的電流和很高的電壓及溫度使要連接的材料熔化。
除了粘合劑和焊接之外，還有一種“非緊固件”的選擇方案是磨損接合。磨損接合是兩個金屬體高度摩擦，均勻地磨損相關(guān)表面，引起一個表面的物質(zhì)有控制地轉(zhuǎn)移到另一個表面，產(chǎn)生一系列相互連接機械配合的凹部和凸起，阻止進一步側(cè)向移動的一種方法。
這種技術(shù)的代表是1994授予來茵澤爾的美國專利5,348,210號，該專利披露了一種在兩個部件之間用一種在分子水平上引起熔焊而溫度又不上升到足以發(fā)生大量熔焊程度的材料，產(chǎn)生凹凸不平的變形而造成磨損接合的方法。
1998年授予來茵澤爾的美國專利5,837,066號也是這種技術(shù)的代表，該專利披露了一種在兩個接合面之間在形成接合前有間隙并有金屬微粒和增磨材料的混合物而造成磨損接合的方法。
這種磨損接合方法使人們認識到使用促進磨損過程的增磨材料或混合物的意義。所述增磨材料一般包括聚硅氧烷，增磨材料用于增加待連接的部件之間的摩擦。而且，為了使磨損接合恰當(dāng)?shù)匦纬?，這種接合還有賴于連接兩部件的準確方法，包括間隙控制、對正和形成接合的速度。此外，在210號專利公開的磨損接合中還特別教導(dǎo)不要使用研磨劑。另一方面，066號專利卻教導(dǎo)人們在接合中使用微粒，然而，所述微粒是用于促進兩個表面之間的磨損，以及是與增磨材料(即聚甲基硅氧烷)一起使用，形成一種增磨混合物。而且，所述微粒一般是各向等大的，意為三維尺寸基本相等，例如，球形、正六面體或任何不規(guī)則形狀。這會促進硬度基本相同的部件，即金屬部件的接合?？墒牵@些方法并不適合于硬度基本不同的部件，例如塑料與金屬，的接合。特別是在一個部件是彈性體，另一個部件是金屬體時，那么，所述各向等大的微粒會滲入比較軟的彈性體并消失于其中。
需要的是包含機械鎖定相鄰表面的微粒的微粒接合。需要的是包含基本為扁平形狀的微粒的微粒接合。本發(fā)明可以滿足這些需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種包含機械鎖定相鄰表面的微粒的微粒接合。
本發(fā)明的另一目的是提供一種包含基本為扁平形狀的微粒的微粒接合。
本發(fā)明的其他目的將在本發(fā)明下面的說明書和附圖中指出或顯示出來。
本發(fā)明包括通過微粒與待連接的部件機械連接形成的接合。所述微粒接合各個部件的接觸面，形成高度摩擦狀態(tài)，從而在兩個部件組裝后阻止進一步相對移動。所述微粒具有基本為扁平或片狀的幾何形狀。各個微粒的表面粗糙以增強與各接觸面的接合。這種片狀外形可以防止微粒滲入彈性的部件，而滲入彈性部件會使微粒在接合過程中不起作用。


附圖包括于說明書內(nèi)并成為其一部分，顯示本發(fā)明的優(yōu)選實施例，與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。附圖中圖1示出在被連接的兩個部件之間的間隙的橫斷面；圖2是一個微粒片的透視圖；圖3一個微粒片的側(cè)視圖。
具體實施例方式
圖1顯示被連接的兩個部件之間的間隙的橫斷面。接合一般形成于具有壓配合的兩個或兩個以上的同心部件之間。圖中以橫斷面示出一個金屬材料100和一個非金屬材料200。非金屬材料200可以包括彈性體和任何硬度低于所述金屬材料100的其他材料。微粒101與接觸面103和104接合。表面的粗糙部分102(見圖3)增強了各個微粒與兩個接觸面的接合。
所示出的接合在兩個表面之間有間隙G1和G2。在優(yōu)選實施例中，間隙G1在各個區(qū)域均處于略小于微粒厚度的范圍內(nèi)。這是由于微粒部分嵌入金屬和彈性體材料的緣故，特別是由于彈性體被壓縮的緣故。間隙G2在那些沒有微粒的區(qū)域為零。正如本說明書后面所說明的那樣，也可能在金屬部件和非金屬部件之間形成干涉配合。非金屬材料也可以包括具有模量的彈性體。在諸如皮帶輪之類的旋轉(zhuǎn)部件的情況下，使用彈性體可以使旋轉(zhuǎn)部件起阻尼作用。
這些微粒具有一個面比另外的面大得多的形狀即圖2和圖3所示的具有粗糙表面的片狀。這種形狀所起的作用是讓微粒機械鎖定兩個表面而不滲入彈性體并消失于其中。各個微粒的比較大的部分可以防止會使各個微粒切進彈性體并滲入其中的局部高壓?？墒?，微粒少量進入彈性體是可以接受的。所述微粒在組裝過程中也有可能在接觸面上擦出傷痕，這種組裝增強機械接合的作用并增加兩個表面之間的摩擦。
微?？梢杂萌舾刹煌姆椒ㄖ频?，包括從熔化物質(zhì)、從固態(tài)物質(zhì)制得，或者用化學(xué)反應(yīng)制得。從熔化物質(zhì)制造時，熔融合金(硬度比金屬部件或彈性體高)用噴射法(把氬之類的惰性氣體吹入熔融合金流中)或者用熔化分離法制成粉末。
用噴射法，噴嘴的數(shù)量和方向以及所述氣體的量、溫度和壓力決定微粒的大小和形狀。大于幾個微米的微粒有可能用噴射法制成等軸微粒，然后通過有粗糙表面的圓輥滾壓。每年都有幾百萬噸不同材料的粉末為粉末金屬業(yè)、制藥業(yè)和食品業(yè)經(jīng)噴射而制成。
對于熔化提取法，用一個耐高溫合金制成的輪子在金屬熔池的表面上旋轉(zhuǎn)，與所述表面接觸，結(jié)果使非常少量的金屬在所述輪子上凝固。在輪子旋轉(zhuǎn)的同時，用惰性氣體把輪子上邊的凝固金屬吹開。輪子的形狀及其浸入金屬熔池的深度決定微粒的形狀。粗糙輪子與所述池子輕微接觸可以制出片狀粗糙微粒。
對于陶瓷材料和研磨材料，例如用于砂紙和建筑業(yè)者更多使用的是機械壓碎法和機械研磨法。破碎機制出的微粒的形狀決定于力的方向(球磨機與平行移動的破碎機比較)和礦石的晶體結(jié)構(gòu)或非晶體結(jié)構(gòu)。晶體的原子之間的接合在有些方向上比其他方向上強，從而產(chǎn)生與晶體相關(guān)的微粒形狀。
在優(yōu)選實施例里，用經(jīng)調(diào)整過的噴嘴噴霧法用于以合金鋼(例如，D2這樣的硬度高耐磨性能好的工具鋼)為原料制出形狀合適的微粒。硬度高是通過對材料進行熱處理獲得的。吹在熔化合金上的氣體的溫度可以用來進行熱處理。
這樣制造出來的微粒具有片狀外形，見圖2。如前所述，每一片101都具有基本上平的表面。為了方便金屬部件100與非金屬部件200之間的連接，每個片狀微粒的表面上都有表面粗糙部分102，用于與各個接觸面103和104機械接合。在優(yōu)選實施例中，各個片狀微粒的平均直徑為1到1000微米。
一個接合的組裝待連接的部件首先用定位器具或夾具對準，以便一個部件壓到另一個部件上。把所述微粒散布到待連接的表面上。這種散布可以是氣動撒布或者使用便于裝配的潤滑劑。在優(yōu)選實施例中，所述微粒是與潤滑劑結(jié)合使用的，以增強組裝中的初始滑動接合。
然后，把兩個部件壓在一起。在壓的過程中，所述微粒與各個相鄰的接觸面接合。在優(yōu)選實施例中，金屬材料100與諸如彈性體之類的非金屬材料200連接。制造所述非金屬材料時使其直徑或?qū)挾嚷源笥谄浔粔喝氲牟?，系?shù)為5-45％，即干涉配合。這樣做，可以使非金屬材料在金屬部件之間被壓縮。
盡管本說明書考慮的是部件之間的筒形配合，但這種方法可以應(yīng)用于任何一種一個面與另一個面壓接觸的接合。而且，這種方法還可以應(yīng)用于廣泛的接合形狀，包括弧形和臺階形的。
雖然這里只說明了本發(fā)明的一種形式，但對于本專業(yè)人員來說，很明顯可以不脫離這里說明的本發(fā)明的精神和范圍對部件的結(jié)構(gòu)和關(guān)系作出各種變化。
權(quán)利要求
1.一種制造部件之間的接合的方法，包括以下步驟在所述部件的接觸面之間插入許多微粒，所述微粒與減少摩擦的流質(zhì)結(jié)合使用以便于所述部件之間的初始滑動接合；把所述部件壓在一起；所述微粒與各個所述部件的接觸面接合，阻止各部件之間的相對移動。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于還包括以下步驟在所述兩個部件之間加入一個中間部件，所述中間部件具有一個厚度并且包含硬度比所述兩個部件小的材料；使所述微粒與所述中間部件的接觸面和與各所述兩個部件的相應(yīng)的接觸面機械連接。
3.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于還包括以下步驟把所述兩個部件和所述中間部件組合在一起，在組合時使所述微粒部分地、機械地滲入各個接觸面，以此阻止部件之間進一步的相對移動。
4.按照權(quán)利要求2的方法，其特征是各個所述微粒的硬度大于所述兩個部件中的任一個的硬度或所述中間部件的硬度；各個所述微粒具有片狀幾何外形；所述片狀微粒有粗糙表面。
5.按照權(quán)利要求2的方法，其特征是所述中間部件包含具有一個模量的彈性材料。
6.按照權(quán)利要求2的方法，其特征是在所述兩個部件中至少有一個包含金屬。
7.按照權(quán)利要求2的方法，其特征在于還包括使用平均直徑在1到1000微米范圍內(nèi)的微粒的步驟。
8.按照權(quán)利要求5的方法，其特征在于還包括在所述兩個部件之間壓縮所述中間部件的步驟。
9.按照權(quán)利要求8的方法，其特征是在所述兩個部件之間壓縮所述中間部件的步驟減少所述中間部件的厚度在5％到45％的范圍內(nèi)。
10.按照權(quán)利要求9的方法，其特征是拉伸模量在300到1500磅/英寸2的范圍內(nèi)。
11.一種兩個部件之間有壓配合的接合，包括各個部件有接觸面；多個微粒機械接合在所述接觸面之間。
12.按照權(quán)利要求11的接合，其特征在于還包括有分別與兩個部件接合的接觸面的一個中間部件，所述中間部件有厚度并包含比所述兩個部件軟的材料；和微粒接合在所述中間部件各接觸面和各所述兩個部件中的一個相應(yīng)的接觸面之間。
13.按照權(quán)利要求12的接合，其特征是在組裝時，所述微粒機械地滲入至少一個接觸面，阻止部件之間進一步的相對移動。
14.按照權(quán)利要求13的接合，其特征在于所述中間部件包含具有模量的彈性材料。
15.按照權(quán)利要求14的方法，其特征是所述微粒包含硬度大于所述兩個部件或所述中間部件的材料。
16.按照權(quán)利要求15的結(jié)合，其特征是各個所述微粒還有粗糙的表面。
17.按照權(quán)利要求16的接合，其特征是所述兩個部件中至少有一個包含金屬材料。
18.一種兩個部件之間的接合，包括至少兩個部件，每個部件都有一個接觸面；位于所述兩個部件之間的中間部件，所述中間部件有厚度，包含彈性體并有與相應(yīng)部件接觸面接合的接觸面；與潤滑劑結(jié)合的多個微粒，所述微粒與中間部件的各個接觸面和與各所述兩個部件的相應(yīng)接觸面接合。
全文摘要
本發(fā)明包括把微粒(101)與待連接的部件(100、200)通過相互的機械作用而形成的接合。所述微粒(101)與所述各個部件(100、200)的接觸面(103、104)接合，在組裝后形成高摩擦狀態(tài)，阻止所述兩個部件(100、200)進一步相對移動。所述微粒(101)具有基本為扁平或片狀的幾何外形。各所述微粒(101)的表面粗糙，以增強與所述各接觸面(103、104)的接合。這種片狀外形可以防止所述微粒(101)滲入彈性部件，這種滲入會使所述微粒在連接中不起作用。
文檔編號H05K3/32GK1501850SQ02808101
公開日2004年6月2日 申請日期2002年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月12日
發(fā)明者葉海亞·霍賈特, 葉海亞 霍賈特 申請人:蓋茨公司