[发明专利]用于复合部件的心轴及用心轴修补和形成部件的方法

说明书

一种用于复合部件的心轴及用心轴修补和形成部件的方法，该心轴包括上心轴部分、下心轴部分以及上心轴部分和下心轴部分之间的中间心轴部分。心轴还包括由上心轴部分、下心轴部分和中间心轴部分限定的空腔和外表面。致动器可在空腔中在第一位置和第二位置之间移动。外表面可支撑复合部件。当致动器处于第一位置时，外表面的周界具有第一长度，并且当致动器处于第二位置时，周界具有第二长度。第一长度大于第二长度，使得当致动器处于第一位置时，心轴处于扩张状态，并且当致动器处于第二位置时，心轴处于收缩状态。

技术领域

本公开总体上涉及用于复合部件的系统和方法，并且更具体地涉及用于形成和/或修补复合部件的心轴系统和方法。

背景技术

可使用诸如丝线缠绕、带材放置、外编织(overbraid)、切纤维粗纱(chop fiberroving)、涂覆、手工堆叠的各种生产方法或其他复合加工技术和固化工艺构造复合部件，诸如用于飞机的制造中的那些复合部件。大多数这些工艺使用刚性固化工具/心轴，将复合材料施加在该刚性固化工具/心轴上，并且然后使该复合材料固化成刚性复合部件。例如，可以使用自动纤维放置(AFP)机将纤维增强物放置在模具或心轴上以形成复合层压件。之后，可以使复合部件在高压釜内固化，该高压釜在固化周期期间对部件施加热量和压力。

一些复合部件几何结构包括可能需要诸如支撑囊状物(bladder)的工具的内部空腔，将该工具放置在空腔中，以确保在施加复合材料期间或当在高压釜压力下处理时适当地维持部件几何结构。支撑囊状物可以是可充气囊状物，该可充气囊状物可在固化之前容易地装配到内部空腔中，并且然后在高压釜固化过程中被充气，以便对施加到部件的高压釜压力作出反应。通常，通过经由真空袋使这样的可充气囊状物与高压釜压力相通而对这样的可充气囊状物加压。然而，当替代地在高压釜外固化部件时(例如，如在修补的情况下执行的)，用于支撑复合部件(例如，框架中的桁条或其它纵向结构件)以进行高压釜固化的囊状物可能是不合适的。在这种情况下，部件和囊状物暴露于与高压釜中不同的温度和压力条件，使得充气囊状物可能不适当地执行，并且实际上可对最终部件特性产生负面影响。这产生了对一种支撑工具的需要，该支撑工具可在固化之前装配到复合部件空腔中，可在高压釜外固化期间符合部件空腔的内部几何结构，并且最后可在固化之后尺寸减小以从部件中移除。

发明内容

在实例中，描述了一种用于复合部件的心轴，该心轴包括上心轴部分、下心轴部分以及上心轴部分和下心轴部分之间的中间心轴部分。心轴还包括由上心轴部分、下心轴部分和中间心轴部分限定的空腔、以及可在空腔中在空腔中的第一位置和空腔中的第二位置之间移动的致动器。心轴进一步包括由上心轴部分、下心轴部分和中间心轴部分限定的外表面。外表面配置成支撑复合部件。当致动器处于空腔中的第一位置时，外表面的周界具有第一长度，并且当致动器处于空腔中的第二位置时，周界具有第二长度。第一长度大于第二长度，使得当致动器处于第一位置时，心轴处于扩张状态，并且当致动器处于第二位置时，心轴处于收缩状态。

在另一实例中，描述了一种用心轴修补部件的方法，该方法包括将心轴配置成收缩状态。心轴包括上心轴部分、下心轴部分以及上心轴部分和下心轴部分之间的中间心轴部分。心轴还包括由上心轴部分、下心轴部分和中间心轴部分限定的空腔。心轴进一步包括可在空腔中在空腔中的第一位置和空腔中的第二位置之间移动的致动器、以及由上心轴部分、下心轴部分和中间心轴部分限定的外表面。当致动器处于空腔中的第一位置时，外表面的周界具有第一长度，并且当致动器处于空腔中的第二位置时，周界具有第二长度。第一长度大于第二长度，使得当致动器处于第一位置时，心轴处于扩张状态，并且当致动器处于第二位置时，心轴处于收缩状态。

修补部件的方法还包括将处于收缩状态的心轴插入部件的内部空间中。在将心轴插入部件的内部空间中之后，该方法包括将致动器从第二位置移动到第一位置，以使心轴从收缩状态扩张到扩张状态。当心轴处于扩张状态时，该方法包括修补部件。在修补部件之后，该方法包括将致动器从第一位置移动到第二位置，以使心轴从扩张状态收缩到收缩状态。在使心轴收缩之后，该方法包括从部件的内部空间移除心轴。