[发明专利]制造复合材料制品的装置和方法

说明书

本发明涉及制造复合材料制品的装置和方法。提供了一种用于加工预浸渍的预制件(42)的装置，该预制件包括多种纤维和聚合物基质。该装置包括具有顶面(52)和底面(48)的基板(44)；联接到基板上的桥接工具(58)，桥接工具包括顶板和自顶板(68)延伸的至少一个支承部件(62，64)，至少一个支承部件联接到基板的顶面上；定位在桥接工具的顶板下方的压力囊(54)，压力囊大小设置成以便定位在定位于基板的顶面上的预制件上；以及真空袋(70)，压力囊和桥接工具定位在真空袋内部。

技术领域

本发明的领域大体涉及加工复合材料，且更具体地讲，涉及使用真空袋和气囊加工复合材料。

背景技术

由于复合材料的高强度和耐用性，以及其可形成为各种形状的能力，复合材料越来越多地用于制造各种产品。复合材料的加工的长期存在的问题是最普遍地使用真空袋来加工复合材料。数十年前，这被认为是理想的解决方案，因为一个过程(真空)将会对层压的预制件提供两种期望的效果，即从层压件中抽出空气和挥发物，同时还提供环境压力，以合并该层压件(即使其成为坚实块体)。对较小的构件例行使用的是通过高压釜来增大压力，但通过高压釜来增大压力对于大零件(例如船体和风力涡轮机叶片)并不实用。已经开发了这样的树脂系统：其使得能够在不使用高压釜的情况下使预浸渍的材料固化，以特别地解决大零件问题(船和风力涡轮机叶片)。通常使用单个真空袋来使这些系统固化；但是，复合物中的所引起的空隙含量通常太高，这会不利地影响复合物的强度和其它性质。不认为单真空袋技术是在不使用高压釜的情况下制造空隙含量非常低的复合物构件的最理想方式。施加到真空袋内部的预制件上的压力实际上通过将包含空气和/或挥发物的气泡截留在纤维和树脂的粘结层之间而妨碍了移除气泡。

克服此问题的一种已知方式是使用多个真空袋来消除对大型昂贵真空腔室的需要。美国专利No.7,413,694B2描述了用以形成内腔室和外腔室的嵌套真空袋(真空袋内真空袋)。调节内腔室和外腔室中的相应的压力，以便有利于树脂浸入到干燥的含纤维的预制件中。可由此方法实现的独立水平是有限的，且对复合物的预浸渍的形式来说是不够的。另一个专利-美国专利No.7,186,367也描述了一种双真空袋方法。在此方法中，定位在内真空袋和外真空袋之间的额外的刚性构件限制外袋在预制件处于真空下时对预制件施加任何压力。

发明内容

在一个方面中，提供了一种制造复合材料制品的方法。该方法包括提供由多种增强纤维和聚合物基质形成的预浸渍的预制件，将预制件定位在基板上，将压力囊定位预制件的顶部上，以及将桥接工具定位在压力囊上方。桥接工具包括顶板和至少一个支承部件。支承部件联接到基板上，其中顶板在压力囊上方隔开。该方法还包括将预制件和桥接工具封闭在真空袋内，在真空袋中抽真空，以从预制件中移除空气和挥发物，以及通过使压力囊膨胀来对预制件施加压力，以合并预制件。

在另一个方面中，提供了一种用于加工由多种纤维和聚合物基质形成的预浸渍的预制件的装置。该装置包括具有顶面和底面的基板，以及联接到基板上的桥接工具。桥接工具包括顶板和自顶板延伸的至少一个支承部件。支承部件联接到基板的顶面上。该装置还包括定位在桥接工具的顶板下方的压力囊。压力囊大小设置成以便定位在已经定位于基板的顶面上的预制件上。该装置进一步包括密封地附连到基板上从而形成腔室的真空袋。桥接工具和压力囊定位在腔室内部。

在另一个方面中，提供了一种制造复合材料制品的方法。该方法包括提供由多种增强纤维和聚合物基质形成的预浸渍的预制件，以及将预制件定位在加工装置内部。该加工装置包括具有顶面和底面的基板，以及联接到基板上的桥接工具。桥接工具具有顶板和自顶板延伸且联接到基板的顶面上的至少一个支承部件。该加工装置还包括定位在桥接工具的顶板下方和预制件的顶部上的压力囊，以及真空袋。桥接工具和压力囊定位在真空袋内部。该方法还包括在真空袋中抽真空，以从预制件中移除空气和挥发物，以及然后通过使压力囊膨胀来对预制件施加压力，以合并预制件。

附图说明

图1是风力涡轮机的一种示例性构造的侧面正视示意图。