包括复合材料至金属互锁件的复合物品和制作方法技术

复合物品包括复合构件、金属构件和一个或更多个互锁构件。复合构件包括多个复合层片且沿高度方向从构件基底延伸至构件顶端且沿长度方向在间隔开的构件第一和第二边缘之间延伸，复合材料。该金属构件包括第一表面和第二表面和形成在其中且从该第一表面延伸至该第二表面的多个开口。该金属构件包括至少一个部分，该部分基本上或完全地埋在该复合构件中。该一个或更多个互锁构件交织通过金属构件中的多个开口中的一个或更多个且延伸到且至少部分地埋在该复合构件中，以提供该复合构件与该金属构件之间的互锁系统。还提供了制作复合物品的方法。

Composite products and manufacturing methods including composite materials to interlocking metal parts

【技术实现步骤摘要】
包括复合材料至金属互锁件的复合物品和制作方法
本专利技术涉及经常存在于燃气涡轮发动机中的复合构件，且具体而言，涉及经常存在于燃气涡轮发动机中的复合材料至金属连接。涡轮风扇类型的旁通燃气涡轮发动机大体上包括前方风扇和增压压缩机、中部核心发动机和后低压功率涡轮。低压涡轮经由低压轴可旋转地驱动风扇和增压压缩机，所有这些形成低压转子。复合构件(诸如叶片、静叶和静态结构)已开发且经常用于这些燃气涡轮发动机中。具体而言，复合翼型件已开发且用于增压压缩机的可旋转级的叶片中和配置在该叶片之间和该叶片的上游和下游的定子静叶中，以及发动机的其他区段(诸如在风扇区段(风扇出口导叶))中。
技术介绍
已知由复合材料制造飞行器燃气涡轮发动机叶片和静叶翼型件。已发现，难以将复合构件(诸如这些静叶和翼型件)附接至金属构件。一个具体的实施例在于，将复合翼型件附接至金属构件以用于将叶片或静叶安装至该构件，诸如发动机的金属转子或定子部分。由于负荷的大小和构件的受限尺寸，这是个难题。典型地，这些复合部分的附接是该实现方式的困难部分。期望具有利用复合物重量的一体的复合/金属附接系统。在过去已使用包括机械紧固件的简单粘性结合件和连结件以连结这两个系统。结合的连结件经历如下力和力矩，其趋向于使复合/金属连结件移位，且更具体而言，趋向于使复合构件(诸如翼型件)从金属构件(诸如叶片或静叶的支座(mount))移位。另一方面，机械地紧固的连结件要求制作切到复合结构的纤维中的开口，其可削弱复合结构的整体性能。为了解决该问题，复合结构可包括连结件处的额外强化，从而消极地影响任何重量优点。因此极为期望提供用于牢固且可靠地连结复合构件和金属构件的连结工具，其能够抵抗趋向于使复合构件从金属构件移位且不削弱复合结构的力和力矩。还期望提供用于将燃气涡轮发动机转子和风扇框架组件二者中的复合构件(诸如翼型件)牢固且可靠地连结至金属构件(诸如叶片或静叶的金属的支座)的工具，且因此使复合/金属连结件能够抵抗趋向于使复合翼型件从金属支座移位的力和力矩。
技术实现思路
通过本公开来解决现有技术的这些和其他缺点，本公开提供复合物品和制作方法。根据实施例，提供包括复合构件、金属构件和一个或更多个互锁构件的复合物品。该复合构件沿高度方向从构件基底延伸至构件顶端且沿长度方向在间隔开的构件第一和第二边缘之间延伸。该复合构件包括多个层片。该金属构件包括第一表面和第二表面和形成在其中且从该第一表面延伸至该第二表面的多个开口。该金属构件还包括第一部分和第二部分，该第一部分沿高度方向从构件基底的下面向上穿过该构件基底延伸到该复合构件中，该第二部分在该第一部分的较高端部处，其中，该第二部分基本上或完全地埋在该复合构件中，该第二部分包括沿高度方向间隔开的基底和顶端。该一个或更多个互锁构件交织通过金属构件中的多个开口中的一个或更多个且延伸到且至少部分地埋在复合构件中，以提供该复合构件与该金属构件之间的互锁系统。根据另一实施例，提供包括复合构件和预先穿线的金属构件的复合物品。该复合构件沿高度方向从构件基底延伸至构件顶端且沿长度方向在间隔开的构件第一和第二边缘之间延伸。该复合构件还包括多个细丝强化复合层片的复合材料铺层，其中，多个细丝强化层片中的各个具有在其间沿宽度方向间隔开的层片侧面和层片边缘。该预先穿线的金属构件包括第一表面和第二表面和形成在其中且从该第一表面延伸至该第二表面的多个开口。该预先穿线的金属构件还包括一个或更多个互锁构件，互锁构件交织通过预先穿线的金属构件中的多个开口中的一个或更多个。该一个或更多个互锁构件延伸到且至少部分地埋在复合构件中以提供复合构件与预先穿线的金属构件之间的互锁系统。该复合构件和预先穿线的金属构件为共同固化的。根据又一实施例，提供了制作复合物品的方法。该方法包括：铺叠由复合材料形成的多个细丝强化复合层片；在铺叠多个细丝强化复合层片期间，将预先穿线的金属构件插入到多个细丝强化复合层片中，以形成复合材料至金属对接件；和使多个细丝强化复合层片和预先穿线的金属构件共同固化，以形成复合物品，该复合物品包括用于复合材料至金属对接件的互锁系统。多个细丝强化复合层片中的各个包括在其间沿宽度方向间隔开的层片侧面和层片边缘。该预先穿线的金属构件包括第一表面和第二表面和形成在其中且从该第一表面延伸至该第二表面的多个开口。该预先穿线的金属构件还包括一个或更多个互锁构件，互锁构件交织通过多个开口中的一个或更多个。该一个或更多个互锁构件延伸到且至少部分地埋在该多个细丝强化复合层片中以提供该多个细丝强化复合层片与该预先穿线的金属构件之间的互锁系统。本公开的其他目标和优点将在参考附图阅读下列详细说明和所附权利要求之后变得显而易见。附图说明当参照附图阅读下列详细描述时，本公开的以上和其他特征、方面以及优点将变得更好理解，其中遍及附图，类似的字符代表类似的部分，在附图中：图1是飞行器涡轮风扇燃气涡轮发动机的纵向部分截面的和部分概略的视图例示，该发动机包括根据在本文中示出或描述的一个或更多个实施例的复合物品；图2是复合物品的概略透视图例示，该复合物品具有金属构件，该金属构件插入在根据在本文示出或描述的一个或更多个实施例的物品的复合构件中；图3是图2的金属构件的概略透视图例示；图4是穿过图2的4-4线截取的复合物品的概略截面图例示，该复合物品包括复合构件和金属构件。图5是复合物品的另一实施例的概略透视图例示，该复合物品具有金属构件，该金属构件插入在根据在本文中示出或描述的一个或更多个实施例的复合构件中；图6是图5的金属构件的概略透视图例示；图7是穿过图5的7-7线截取的复合物品的概略截面图例示，该复合物品包括复合构件和金属构件。图8是复合物品的另一实施例的概略透视图例示，该复合物品具有金属构件，该金属构件插入在根据在本文中示出或描述的一个或更多个实施例的复合构件中；图9是穿过图8的9-9线截取的复合物品的概略截面图例示，该复合物品包括复合构件和金属构件；且图10是例示根据在本文中示出或描述的一个或更多个实施例的制作方法的示意框图。具体实施方式将仅联系某些实施例出于例示目的而描述本公开；然而，要理解的是，通过根据本公开的以下附图的描述，将使本公开的其他目的和优点显而易见。尽管公开了优选实施例，但它们不意图进行限制。相反，认为在本文中阐述的大体原则仅例示本公开的范围，且还应理解的是，可进行许多改变而不偏离本公开的范围。用语“第一”、“第二”等在本文中不表示任何顺序、量或重要性，而是用于将一个元件与另一个元件区别开来。本文中的用语“一”和“一个”不表示量的限制，而是表示存在至少一个所引用的项目。与量结合地使用的修饰语“大约”包括声明的值，且具有通过上下文指出的含义(例如，包括与特定量的测量相关的误差度)。用语“较高”、“较低”、“顶部”、“底部”、“第一”、“第二”等意图用于为读者定位具体构件部分的目的。而且，在该说明书中，前缀“(多个)”通常意图包括它所修饰的用语的单数和复数，从而包括一个或更多个该用语(例如，“开口”可包括一个或更多个开口，除非另外说明)。遍及说明书对“一个实施例”、“另一实施例”、“实施例”等的引用指的是结合实施例描述的具体元件(例如，特征、结构和/或特性)包括在本文中描述的至少一个实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合物品，其包括：复合构件，其沿高度方向从构件基底延伸至构件顶端，且沿长度方向在间隔开的构件第一和第二边缘之间延伸，所述复合构件包括多个层片；金属构件，其包括第一表面和第二表面，所述金属构件包括形成在其中且从所述第一表面延伸至所述第二表面的多个开口，所述金属构件包括第一部分和第二部分，所述第一部分沿高度方向从所述构件基底的下面向上穿过所述构件基底延伸到所述复合构件中，所述第二部分在所述金属构件的较高端部处，其中，所述第二部分基本上或完全地埋在所述复合构件中，所述第二部分包括沿高度方向间隔开的基底和顶端，和一个或更多个互锁构件，所述一个或更多个互锁构件中的各个交织通过所述金属构件中的所述多个开口中的至少两个且延伸跨过所述金属构件的第二部分的实质宽度或实质长度中的一者且延伸到且至少部分地埋在所述复合构件中，以提供所述复合构件与所述金属构件之间的互锁系统；其中，所述复合构件和所述一个或更多个互锁构件中的各个交织通过的金属构件为共同固化的。

【技术特征摘要】
2013.04.29 US 13/8723171.一种复合物品，其包括：复合构件，其沿高度方向从构件基底延伸至构件顶端，且沿长度方向在间隔开的构件第一和第二边缘之间延伸，所述复合构件包括多个层片；金属构件，其包括第一表面和第二表面，所述金属构件包括形成在其中且从所述第一表面延伸至所述第二表面的多个开口，所述金属构件包括第一部分和第二部分，所述第一部分沿高度方向从所述构件基底的下面向上穿过所述构件基底延伸到所述复合构件中，所述第二部分在所述金属构件的较高端部处，其中，所述第二部分基本上或完全地埋在所述复合构件中，所述第二部分包括沿高度方向间隔开的基底和顶端，和一个或更多个互锁构件，所述一个或更多个互锁构件中的各个交织通过所述金属构件中的所述多个开口中的至少两个且延伸跨过所述金属构件的第二部分的实质宽度或实质长度中的一者且延伸到且至少部分地埋在所述复合构件中，以提供所述复合构件与所述金属构件之间的互锁系统；其中，所述复合构件和所述一个或更多个互锁构件中的各个交织通过的金属构件为共同固化的。2.根据权利要求1所述的复合物品，其特征在于，所述一个或更多个互锁构件相对于所述金属构件定向以优化给定的负荷条件。3.根据权利要求2所述的复合物品，其特征在于，所述一个或更多个互锁构件由一个或更多个纤维束组成。4.根据权利要求2所述的复合物品，其特征在于，所述一个或更多个互锁构件由织物组成。5.根据权利要求2所述的复合物品，其特征在于，所述一个或更多个互锁构件支持树脂注射过程。6.根据权利要求2所述的复合物品，其特征在于，所述一个或更多个互锁构件支持预浸料层叠构造。7.根据权利要求1所述的复合物品，其特征在于，所述复合构件包括多个细丝强化复合层片的复合材料铺层。8.根据权利要求7所述的复合物品，其特征在于，所述多个细丝强化复合层片包括处于带、编织物、或纺织物中的至少一种的形式的纤维细丝层片纺织的复合材料。9.根据权利要求1所述的复合物品，其特征在于，所述复合构件为翼型件且所述金属构件为翼梁支座。10.根据权利要求1所述的复合物品，其特征在于，所述金属构件中的所述多个开口在几何形状方面基本上为圆形的，且提供所述一个或更多个互锁构件的穿过其的交织，以形成预先穿线的金属构件。11.根据权利要求1所述的复合物品，其特征在于，所述金属构件中的所述多个开口在几何形状方面基本上为椭圆形的，且提供所述一个或更多个互锁构件的穿过其的交织，以形成预先穿线的金属构件。12.根据权利要求1所述的复合物品，其特征在于，所述金属构件包括第一部分和第二部分，且其中，所述多个开口形成在所述第二部分中。13.一种复合物品，其包括：复合构件，其沿高度方向从构件基底延伸至构件顶端，且沿长度方在间隔开的构件第一和第二边缘之间延伸，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：S辛哈，SR芬，NJ克雷，PL贝曼，DJ沈，GC格梅因哈德特，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US