[发明专利]一种用于将扁平加工材料定形成复合产品的工艺

说明书

相关申请的交叉引用

本申请请求享有2010年6月23日提交的美国临时申请第61/357,799号的权益，该申请如同完整阐述那样通过引用并入本文中。

技术领域

本发明构想涉及使物件成形或定形的领域，尤其是使用用于至少一个成形或定形步骤的液压成形工艺来成使物件成形或定形。

背景技术

现有的液压成形工艺使用高压液压流体以抵靠静止模具或移动冲床来压缩加工材料块，以形成特定形状的物件。在本技术领域中已知的是，使用液压成形工艺由金属片块或复合材料(例如，连续纤维复合材料或织造纤维复合材料)来使复杂的结构定形。由于由液压成形工艺供送的液体静压力的均匀施加，故所已知的是，提供了减少在定形的加工材料中出现皱褶和折痕的优点。

多层的连续纤维或织造纤维复合材料的成形需要固化步骤，其中将压力和热施加到复合材料层上，以便将复合材料层的树脂基底压缩和熔合在一起，从层之间除去空隙，且最终将复合材料层固化或凝固在一起。然而，当在延长的时间周期内受到高热时，已知的适合于弹道复合片的典型纤维材料(例如，聚乙烯)将退化。

此外，使用液压成形工艺以定形复合结构的已知的益处允许使用者避免在成形工艺之前将减压切口（relief cut）放置于扁平的复合材料层的本体中，而这在使用其它已知的定形方法以便在成形工艺期间减少复合材料层的皱褶时是所需的。将减压切口放置于扁平层中的缺点在于，当切断复合层(即，加强纤维)时，降低了复合材料层的强度，尤其是降低了复合材料层的加强纤维的强度。因此，所期望的是，避免切入复合材料层的本体中，以便使这些层的强度最大化。在预成形阶段期间，液压成形工艺的使用使得有可能避免切入扁平复合层的本体中。现有技术还公开了在加压步骤之前，将加工材料机械夹持在液压成形压力机的腔室内，以便防止在液压成形工艺期间加工材料的皱褶。

因此，所期望的是，具有一种用于使物件成形或定形的工艺，该工艺改善物件的成形形状，同时减少由加强纤维材料经历的暴露于热的持续时间，且避免对于提供减压切口到复合材料层的本体中的需要，然而所有的这些都没有显著地影响与最终物件的生产相关联的成本。

相关的背景参考文献包括美国专利第5,578,158号、第6,631,630号和第7,862,323号。

发明内容

在第一方面中，本申请公开了一种将扁平加工材料定形成具有最终形状的复合产品的方法，该方法包括：(a)在缺乏附加热的情况下，使用采用刚性的公形工具和非刚性的母形工具的动态液压成形工艺来将加工材料固结和定形成预成形的形状；以及(b)在存在附加热的情况下，使用至少一个附加的刚性成形工具来将加工材料进一步固结和定形成最终形状。

在另一个方面中，本申请公开了将加工材料定形成具有最终形状的复合产品的方法，加工材料包括树脂基质材料，该方法包括：(a)使用采用刚性公形工具和非刚性母形工具的深拉液压成形工艺来将加工材料固结和定形成预成形的形状，固结和定形发生在树脂基质材料的临界温度以下；以及(b)使用至少一个附加的刚性成形工具来将加工材料进一步固结和定形成最终形状，进一步固结和定形发生在临界温度处或临界温度以上。

在又一个方面中，本申请公开了将扁平加工材料定形成具有最终形状的复合产品的方法，该方法包括：(a)在缺乏附加热的情况下，使用采用刚性工具和非刚性工具的动态的液压成形工艺来将加工材料固结和定形成预成形的形状；以及(b)在存在附加热的情况下，使用至少一个附加的刚性成形工具来将加工材料进一步固结和定形成最终形状。

附图说明

本文所公开的发明构想将结合以下所附附图来描述，其中相似的数字标号表示相似的元件。

图1为在预成形阶段的定形步骤之前的未加压状态中位于液压成形机器中的未定形的加工材料的截面视图；

图2为在预成形阶段的定形步骤之前的加压状态中的图1的液压成形机器的截面视图；

图3为在预成形阶段的定形步骤期间的加压状态中的图1的液压成形机器的截面视图；

图4为在预成形阶段的定形步骤之后的加压状态中的图1的液压成形机器的截面视图；

图5为在预成形阶段的定形步骤之后的未加压状态中的图1的液压成形机器的截面视图；

图6为在加工材料的最终成形阶段之前的未加压状态中位于精整机器中的预成形的加工材料的截面视图；

图7为在最终成形阶段的定形步骤期间的加压状态中的图6的精整机器的截面视图；以及