复合部件和制造复合部件的方法技术

本发明专利技术涉及复合部件和制造复合部件的方法。一种用于对层压复合物料进行区域成形的方法包括：将层压复合物料放置在成形工具上；并且在区域成形期间重定向施加至层压复合填料的成形力以抵消层压复合填料的层片之间的皱褶形成运动。

Composite component and method for manufacturing composite component

The invention relates to a composite component and a method for manufacturing a composite component. A method for regional forming of a laminated composite material includes placing the laminated composite material on a forming tool and redirecting the forming force applied to the laminated composite filler during regional forming to counteract the wrinkle forming motion between the laminated composite fillers.

【技术实现步骤摘要】
复合部件和制造复合部件的方法
本公开的方案总体涉及复合部件，并且更具体地涉及减少复合部件中的褶皱。
技术介绍
一方面，由多个预浸渍层片或层构成的复合部件(即，层压复合件)通过区域成形(drapeforming)而形成。在区域成形期间，在复合部件的具有过多材料的区域中或者在复合部件的具有几何形状变化(例如，厚度变化，弯折等)的区域中对一个或多个层片进行压缩。一个或多个层片的压缩可引起层片之间的相对运动，导致在复合部件中形成褶皱。由若干因素导致层片之间的相对运动，这些因素包括但不限于，在诸如热区域成形的区域成形期间热和真空的不平衡，其中热和真空的不平衡可导致在层片中的局部力，诸如上述的压缩力，这些力引起褶皱。在一些情形中，包括褶皱的复合部件被废弃(例如，不被使用)。在其它情形中，显著的强度降低因素(例如，由于褶皱导致的负荷承载能力的降低)存在于具有褶皱的复合部件中，导致将附加层片添加至所述部件并位于褶皱之上，从而复合部件能够承载其被设计的负荷。这里，添加的层片不期望地增加了复合部件的重量。通常，在复合部件中不能接受褶皱的情况下，已经尝试使用胎板通过在使用固化或不同加工技术(不同于区域成形)期间支撑复合部件来减少褶皱。
技术实现思路
以下是根据本公开的主题的实例的非穷尽例举，其可能要求或可能未要求保护。根据本公开的主题的一个实例涉及一种用于对层压复合物料进行区域成形的方法。所述方法包括：将所述层压复合物料放置在成形工具上；并且在区域成形期间重定向施加至所述层压复合填料的成形力以抵消所述层压复合填料的层片之间的皱褶形成运动。根据本公开的主题的另一实例涉及一种用于对层压复合物料进行区域成形的方法。所述方法包括：将张力构件插入到层压复合物料的复合叠层中，其中在沿着所述层压复合物料的长度的一个或多个位置处将所述张力构件插入到所述复合叠层中，从而所述张力构件中的每一个的自由端从所述复合叠层延伸出来；并且利用区域成形隔膜将压缩载荷施加至所述张力构件，从而所述张力构件通过拉紧在所述复合叠层上在所述复合叠层中产生张力，以抵消在所述层压复合填料的区域成形过程中在所述复合叠层中产生的褶皱形成压缩力。根据本公开的主题的又一实例涉及一种用于对层压复合物料进行区域成形的方法。所述方法包括：利用区域成形隔膜在成形工具上使层压复合填料成形，其中所述层压复合填料包括在沿着所述层压复合填料的长度的预定位置处从所述层压复合填料延伸出来的一个或多个轮廓延伸部；并且在所述区域成形隔膜的压缩载荷的作用下，利用所述一个或多个轮廓延伸部向所述层压复合物料施加张力以重定向在所述层压复合物料的复合叠层的一个或多个层上的压缩载荷，并且控制在所述区域成形隔膜的压缩载荷的作用下所述复合叠层的层间褶皱的发生。根据本公开的主题的又一实例涉及一种使用本文描述的方法来形成复合部件的方法。附图说明因此已经以普通术语描述了本公开的实例，现在参照附图，附图不一定按比例绘制，并且在全部的若干附图中其中相同的指代特征代表相同或类似的部件，并且其中：图1A是根据本公开的方案的区域成形设备的前视图；图1B是根据本公开的方案的图1的区域成形设备的一部分的剖视图；图1C是根据本公开的方案的图1的区域成形设备的一部分的立体图；图1D是根据本公开的方案的图1的区域成形设备的一部分的剖视图；图2是根据本公开的方案的复合部件的立体图；图3A至图3D根据本公开的方案形成的复合部件的示意性剖视图示；图4是根据本公开的方案的层压复合物料的俯视图；图5是根据本公开的方案的图4的层压复合物料的一部分的剖视图；图6是根据本公开的方案的图1的区域成形设备的一部分以及成形的层压复合物料的立体图；图7是根据本公开的一种或多种方法的流程图；以及图8是包括根据本公开的方案形成的复合部件的飞行器的立体图。具体实施方式本文描述的设备和方法便于制造不具有褶皱或附加片层的复合部件。因而，本文描述的本公开的方案能够减少废弃部件的数量，减少返工，降低重量(例如，从附加片层)，和/或允许使用区域成形来形成更复杂的几何形状。更具体地，本公开的至少一个方案包括将一个或多个张力构件相对于层压片层的铺放片层进行定位，使得张力将施加至张力构件以便于当层压物料覆盖在工具上时防止褶皱。张力构件能够相对于片层定位，从而在最终部件中不会包含张力构件。现在，参照图1A，图2，图3A至3D以及图4，热区域成形是通过施加真空和热能够在芯模或成形工具130上使平坦层压复合物料150成形的制造过程。与在制造复合部件时通常使用的传统复合部件手动铺放和压实技术相比，热区域成形具有降低的制造成本。热区域成形的一个限制是，由于导致废弃部件或复合部件的降低强度的力的不平衡而在复合部件的特征部附近可能有褶皱生成。例如，在成形诸如复合部件150CP的复合部件的过程中，可能形成多种褶皱。在一个方案中，由于在成形复合部件150CP期间的力的不平衡，可能形成弦褶皱(chordwrinkle)200，201(相对于复合部件的纵向轴线LAX横向地延伸)，展褶皱(spanwrinkle)202，203(纵向地延伸)，和/或斜角褶皱204(以处于纵向方向和横向方向之间的角度θ延伸)。本公开的方案能够减少在区域成形过程(诸如热区域成形过程)中由层压复合物料150形成的复合部件150CP，150CPA，150CPB，150CPC中的弦褶皱200，201、展褶皱202，203以及斜角褶皱204中的一者或多者。在一个方案中，在热区域成形期间在层压复合物料150中产生的局部力LF通过一个或多个张力构件140被重定向，以有效地减少或消除复合部件150CP，150CPA，150CPB，150CPC中的褶皱。褶皱的减少或消除降低了复合部件的重量(因为不需要附加层片来补偿复合部件的褶皱区域中的降低强度)并且还通过消除部件返工(例如，添加附加层片)和/或通过减少废弃部件而节省成本。参照图1A至图1D，示出了区域成形设备100。在该方案中，区域成形设备100是热区域成形设备。在该方案中，区域成形设备100包括框架100F、区域成形隔膜120、真空源115和热源110。在一个方案中，区域成形隔膜120利用任何合适的密封件120S密封至框架，以形成密封内部空间120I。真空源115联接至区域成形隔膜120以与内部空间120I连通，以在区域成形期间排空内部空间120I内的大气。热源110可以相对于框架100F布置以便位于布置在内部空间120I内的层压复合物料150之上，来自热源110的热朝向层压复合物料150辐射以加热层压复合物料150。再参考图3A至图3D，任何合适的成形工具130在内部空间120I内接至框架100F。在该方案中，成形工具130被示为具有大致矩形横截面，以形成具有矩形通道或“C”形的复合部件150CP(例如，具有腹板150CPW以及沿共同的方向DC从腹板150CPW的相对两侧150CPWS1，150CPWS2延伸的两个凸缘150CPF)以及/或者具有角度或“L”形的复合部件150CPC(例如，具有腹板150CPW以及从腹板150CPW延伸的单个凸缘150CPF，见图3D)；而在其它方案中，成形工具130可以被成形以形成具有弧形横截面的复合部件150CPA(见图3B)或者具有锯齿形或“Z本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于对层压复合物料(150)进行区域成形的方法，所述方法包括：将所述层压复合物料(150)放置在成形工具(130)上；并且在区域成形期间重定向施加至所述层压复合物料(150)的成形力(FF)，以抵消所述层压复合物料(150)的层片(150P)之间的褶皱形成运动。

【技术特征摘要】
2017.04.04 US 15/478,6111.一种用于对层压复合物料(150)进行区域成形的方法，所述方法包括：将所述层压复合物料(150)放置在成形工具(130)上；并且在区域成形期间重定向施加至所述层压复合物料(150)的成形力(FF)，以抵消所述层压复合物料(150)的层片(150P)之间的褶皱形成运动。2.根据权利要求1所述的方法，其中，通过将张力(T)施加至被插入到所述层压复合物料(150)的周边区域(400A1，400A2)中的一个或多个张力构件(140)来重定向所述成形力(FF)。3.根据权利要求2所述的方法，其中，通过如下方式重定向所述成形力(FF)：将一个或多个张力构件(140)的插入端(140EL)插入到所述层压复合物料(150)的复合叠层(500)中；并且将所述一个或多个张力构件(140)的自由端(140EF)的位置相对于所述复合叠层(500)固定，从而通过在区域成形期间施加的成形力(FF)使所述一个或多个张力构件(140)置于张力中，其中，所述一个或多个张力构件(140)约束所述层压复合物料(150)的所述层片(150P)之间的运动。4.根据权利要求2所述的方法，所述方法进一步包括：将一个或多个张力构件(140)插入到所述层压复合物料(150)的复合叠层(500)中从而沿预定方向(D3)从所述复合叠层(500)延伸出来，使得施加至所述一个或多个张力构件(140)的所述成形力(FF)致使通过所述一个或多个张力构件(140)将张力(T)施加至所述层压复合物料(150)。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述一个或多个张力构件(140)被插入到所述复合叠层(500)中从而以介于所述复合叠层(500)的0°纤维方向和90°纤维方向之间的角度从所述层压复合物料(150)延伸出来。6.根据权利要求1所述的方法，其中，一个或多个张力构件(140)被插入到所述层压复合物料(150)中以邻近所述层压复合物料(150)的具有预定层片特性的至少一个层片(150P)。7.根据权利要求1所述的方法，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·J·森德奎斯特，J·P·隆吉内特，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国,US