[發明專利]用于大型部件的復合自動化壓實機

在審

• 申請號: 202010626971.2
• 申請日: 2020-07-02
• 公開（公告）號: CN112172193A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 邁克爾·K·路易;喬丹·S·埃里克森
• 申請（專利權）人: 波音公司
• 主分類號: B29C70/34
• 分類號: B29C70/34;B29C70/54
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 瞿藝

本申請公開了一種用于大型部件的復合自動化壓實機。一種用于壓實定位在成形工具上的未固化纖維增強復合材料板層堆疊件的組件，包括施力元件和熱源，該熱源與施力元件相關聯。熱源定位在以下位置中的至少一個中：與頂板層間隔開，以從未固化板層堆疊件的頂板層到底板層定向地加熱未固化板層堆疊件；在成形工具定位在熱源和未固化板層堆疊件之間的情況下，熱源加熱成形工具，以在從底板層到頂板層的方向上定向地加熱未固化板層堆疊件；或者介于未固化板層堆疊件和成形工具之間，以在從底板層到頂板層的方向上定向地加熱未固化板層堆疊件。

技術領域

本公開涉及組裝復合層壓件(laminate)，且更具體地，涉及壓緊復合層壓件。

背景技術

由復合層壓件構成的部件可通過鋪設兩個或更多個板層來制造，其中，板層包括放置在成形工具或心軸上的纖維增強復合材料。板層由預浸漬有基體材料的增強纖維構成。纖維可由多種材料(例如玻璃纖維、聚芳酰胺、硼、碳或類似的這種材料)中的任何一種或多種制成。基體材料可包括多種材料中的任何一種，該多種材料包括熱固性聚合物(例如聚酯、乙烯基酯、環氧樹脂、酚醛樹脂、聚酰亞胺、聚酰胺、聚丙烯、聚醚醚酮等)以及熱塑性聚合物。

在部件的制造過程中，板層的鋪設包括使基體材料處于未固化狀態。在一種制造方法中，將板層堆疊在成形工具或心軸上，該成形工具或心軸用作模具以使待制造的部件成形。通過手工或機器將板層定位在成形工具或心軸上，并向板層施加壓力以使板層符合成形工具或心軸。在制造大型部件時，將多個板層堆疊在成形工具或心軸上。在堆疊多個板層時，在板層之間可產生空隙，例如氣窩或氣穴，這可導致最終固化的部件中的各種不連續性，例如在板層內的纖維中形成褶皺。這種不連續性可在材料中產生缺陷，該缺陷可削弱結構并降低部件的質量。

用于鋪設浸漬有纖維的板層的標準層壓頭未向板層堆疊件提供足夠的壓緊壓力以消除在板層之間可形成的空隙來防止褶皺。結果，從鋪設過程中去除例如少于部件的完整制造所需的數量的板層的堆疊件。將板層堆疊件放置在真空袋中并施加真空以固結和壓緊板層堆疊件，以便去除任何氣窩或氣穴或空隙并減少板層中的纖維起皺的發生。

在制造由復合層壓件構成的部件時使用一種方法，以在固化部件之前減少空隙或被困的氣窩或氣穴。例如，在制造大型部件時，停止鋪設過程，并且進行部分組裝的部件的壓實。通常，在壓實過程中，將部分組裝的部件放置在真空袋內，并且在預固化的板層上抽真空以使板層符合工具并使板層固結并迫使被困的氣窩或氣穴或空隙從板層之間離開。然后，使部分組裝的部件返回到鋪設過程。在將附加板層鋪設到部分組裝部件之后，再次采用壓實過程，以便還包括已經施加到部分組裝的部件的附加板層。重復此壓實過程，直到部件已經完全組裝并且準備好固化為止。

將部分組裝的部件從用于壓實過程的生產中取出的過程是耗時且昂貴的過程，該壓實過程包括施加真空袋、施加真空以及然后去除真空袋。如果在真空裝袋過程中也施加熱量，則需要將部分組裝的部件從生產線位置取出并移動到烘箱位置。即使熱量可改善壓實過程，同時改善材料固結和完成復合材料的固結所需的時間，但是加熱通常不是與壓實過程相關的選擇，因為加熱步驟增加了生產時間和生產成本。

需要在不使用耗時的真空裝袋過程的情況下對處于未固化狀態的纖維增強復合材料的板層堆疊件應用壓實過程。另外，還需要提供一種熱施加，以改善材料固結和完成板層堆疊件的固結的時間，而沒有與從生產線去除正在組裝的部件并將部件放置到烘箱中以加熱板層堆疊件相關的時間和成本。

發明內容