[发明专利]用于复合部件制造的热效工具

说明书

技术领域

本发明一般涉及复合部件，并且具体地涉及制造复合部件的方法和设备。本发明还具体地涉及利用工具制造复合部件的方法和设备

背景技术

在航空器的设计和制造中，复合材料所占的比例越来越大。在一些航空器中，超过百分之五十的主要结构是由复合材料制作的。在航空器中，复合材料被用于减小航空器的重量。该减小到重量改进了性能特征，例如有效负载能力和燃油效率。此外，复合材料为航空器的各种部件提供了更长的使用寿命。

复合材料是坚韧、轻质的材料，是通过结合两种或多于两种不同的成分而生产的。例如，复合材料可包括纤维和树脂。纤维和树脂被结合并被固化以形成复合材料。

此外，通过使用复合材料，部分航空器可以以较大的片材(pieces)或型材(sections)生产。例如，航空器的机身可以用圆柱形型材生产，所述圆柱形型材可被装配到一起以形成航空器的机身。其它示例包括但不限于，例如，可连接形成机翼的机翼型材、可连接形成稳定器的稳定器型材、加强肋、整流罩、操纵面、蒙皮、蒙皮型材、舱门、撑杆和管型结构。

目前，许多制造航空器的复合材料需要利用高压釜来固化复合部件。高压釜是既提供热量又提供压力的热源。复合材料树脂通常需要高温以完成化学反应，所述化学反应使得所述树脂流动并固化。在树脂流动中，通常要施加压力以加强零件中的材料。所使用的典型温度常常高于150华氏度(常见的温度是大约350华氏度)，同时压力高于一个大气压。

此外，在制造复合部件时，通常利用模具以使材料成形。这些模具也被称为工具。工具有足够的刚性，以便在复合材料被放置于工具上时使复合材料保持期望的形状。工具可以由复合材料中的金属或非金属构成，以提供用于支撑复合材料的刚性。

对大型部件，需要用大型高压釜容纳部件和用于处理的工具。在一些情况下，这些大型部件可以具有，例如，12到20英尺的直径并重达几吨。

因此，已经研究了需要减小的热量和压力以固化的复合材料。此外，固化这些类型的复合材料所需的热量通常在低于大约250华氏度的温度。压力通过抽真空提供，并且烤炉和/或者加热的模具被用作化学反应的热源。

发明内容

不同的有利实施例提供了用来制造复合部件的方法和设备。在一个有利实施例中，提供用于制造复合部件的工具。所述工具包括带有形状的封装层、位于封装层上的绝缘层和位于绝缘层上的隔离层。隔离层有一外表面，所述外表面能够与敷设于所述外表面上的复合材料接触同时保持最终零件形状。绝缘层能够使隔离层不带走施加于复合材料上的热。在复合材料形成复合部件的固化过程中，封装层能够保持形状，同时复合材料被敷设于隔离层上。

在另一有利实施例中，设备包括带有形状的封装层和设置在封装层上的绝缘层，其中绝缘层能够使封装层与施加于复合材料上的热隔绝，并且其中在形成复合部件的固化过程中，封装层能够保持绝缘层的形状，同时复合材料敷设于绝缘层上。

在另一个有利实施例中，提供用于制造复合部件的方法。复合材料被放置在工具上，所述工具包括封装层，所述封装层保持复合部件的形状；位于封装层上的绝缘层；和位于绝缘层上的隔离层，其中隔离层具有一外表面，所述外表面能够与敷设于所述外表面上的复合材料接触，其中绝缘层使封装层与施加于复合材料上的热隔绝，并且其中在复合材料形成复合部件的固化过程中封装层能够保持形状，同时使得复合材料敷设于隔离层上。在所述外表面上的复合材料被固化以形成复合部件。

特征、功能和优点可以在本发明的不同实施例中独立地实现，或者可以在其它实施例中被组合，其进一步细节可以参考下面说明书和附图。

附图说明

有利实施例的新颖的特征在所附的权利要求中被陈述。然而，当结合附图阅读时，通过参考下面本发明的有利实施例的详细描述，可以最好地理解有利实施例以及其优选的使用模式、进一步目标和优点。其中：

图1是图示说明航空器制造和维护方法的示意图，在其中可以实施有利实施例。

图2是根据有利实施例的航空器示意图；

图3是根据有利实施例的复合部件制造系统的示意图；

图4是图示说明根据有利实施例的示例工具的示意图；

图5是图示说明根据有利实施例的示例工具的更详细示意图；

图6是图示说明根据有利实施例的另一个示例工具的示意图；

图7是图示说明根据有利实施例的工具横截面的示意图；

图8是根据有利实施例来生产热效工具的过程流程图；

图9是根据有利实施例来制造复合部件的过程流程图；以及