[發明專利]用于復合部件制造的熱效工具

有效

• 申請號: 200980112081.1
• 申請日: 2009-01-27
• 公開（公告）號: CN102089131A
• 公開（公告）日: 2011-06-08
• 發明（設計）人: J·M·格里菲思
• 申請（專利權）人: 波音公司
• 主分類號: B29C33/38
• 分類號: B29C33/38
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙蓉民

技術領域

本發明一般涉及復合部件，并且具體地涉及制造復合部件的方法和設備。本發明還具體地涉及利用工具制造復合部件的方法和設備

背景技術

在航空器的設計和制造中，復合材料所占的比例越來越大。在一些航空器中，超過百分之五十的主要結構是由復合材料制作的。在航空器中，復合材料被用于減小航空器的重量。該減小到重量改進了性能特征，例如有效負載能力和燃油效率。此外，復合材料為航空器的各種部件提供了更長的使用壽命。

復合材料是堅韌、輕質的材料，是通過結合兩種或多于兩種不同的成分而生產的。例如，復合材料可包括纖維和樹脂。纖維和樹脂被結合并被固化以形成復合材料。

此外，通過使用復合材料，部分航空器可以以較大的片材(pieces)或型材(sections)生產。例如，航空器的機身可以用圓柱形型材生產，所述圓柱形型材可被裝配到一起以形成航空器的機身。其它示例包括但不限于，例如，可連接形成機翼的機翼型材、可連接形成穩定器的穩定器型材、加強肋、整流罩、操縱面、蒙皮、蒙皮型材、艙門、撐桿和管型結構。

目前，許多制造航空器的復合材料需要利用高壓釜來固化復合部件。高壓釜是既提供熱量又提供壓力的熱源。復合材料樹脂通常需要高溫以完成化學反應，所述化學反應使得所述樹脂流動并固化。在樹脂流動中，通常要施加壓力以加強零件中的材料。所使用的典型溫度常常高于150華氏度(常見的溫度是大約350華氏度)，同時壓力高于一個大氣壓。

此外，在制造復合部件時，通常利用模具以使材料成形。這些模具也被稱為工具。工具有足夠的剛性，以便在復合材料被放置于工具上時使復合材料保持期望的形狀。工具可以由復合材料中的金屬或非金屬構成，以提供用于支撐復合材料的剛性。

對大型部件，需要用大型高壓釜容納部件和用于處理的工具。在一些情況下，這些大型部件可以具有，例如，12到20英尺的直徑并重達幾噸。

因此，已經研究了需要減小的熱量和壓力以固化的復合材料。此外，固化這些類型的復合材料所需的熱量通常在低于大約250華氏度的溫度。壓力通過抽真空提供，并且烤爐和/或者加熱的模具被用作化學反應的熱源。

發明內容

不同的有利實施例提供了用來制造復合部件的方法和設備。在一個有利實施例中，提供用于制造復合部件的工具。所述工具包括帶有形狀的封裝層、位于封裝層上的絕緣層和位于絕緣層上的隔離層。隔離層有一外表面，所述外表面能夠與敷設于所述外表面上的復合材料接觸同時保持最終零件形狀。絕緣層能夠使隔離層不帶走施加于復合材料上的熱。在復合材料形成復合部件的固化過程中，封裝層能夠保持形狀，同時復合材料被敷設于隔離層上。

在另一有利實施例中，設備包括帶有形狀的封裝層和設置在封裝層上的絕緣層，其中絕緣層能夠使封裝層與施加于復合材料上的熱隔絕，并且其中在形成復合部件的固化過程中，封裝層能夠保持絕緣層的形狀，同時復合材料敷設于絕緣層上。

在另一個有利實施例中，提供用于制造復合部件的方法。復合材料被放置在工具上，所述工具包括封裝層，所述封裝層保持復合部件的形狀；位于封裝層上的絕緣層；和位于絕緣層上的隔離層，其中隔離層具有一外表面，所述外表面能夠與敷設于所述外表面上的復合材料接觸，其中絕緣層使封裝層與施加于復合材料上的熱隔絕，并且其中在復合材料形成復合部件的固化過程中封裝層能夠保持形狀，同時使得復合材料敷設于隔離層上。在所述外表面上的復合材料被固化以形成復合部件。

特征、功能和優點可以在本發明的不同實施例中獨立地實現，或者可以在其它實施例中被組合，其進一步細節可以參考下面說明書和附圖。

附圖說明

有利實施例的新穎的特征在所附的權利要求中被陳述。然而，當結合附圖閱讀時，通過參考下面本發明的有利實施例的詳細描述，可以最好地理解有利實施例以及其優選的使用模式、進一步目標和優點。其中：

圖1是圖示說明航空器制造和維護方法的示意圖，在其中可以實施有利實施例。

圖2是根據有利實施例的航空器示意圖；

圖3是根據有利實施例的復合部件制造系統的示意圖；

圖4是圖示說明根據有利實施例的示例工具的示意圖；

圖5是圖示說明根據有利實施例的示例工具的更詳細示意圖；

圖6是圖示說明根據有利實施例的另一個示例工具的示意圖；

圖7是圖示說明根據有利實施例的工具橫截面的示意圖；

圖8是根據有利實施例來生產熱效工具的過程流程圖；

圖9是根據有利實施例來制造復合部件的過程流程圖；以及