用于提高结构的热膨胀阻抗的结构性设备制造技术

一种用于提高结构的热膨胀阻抗的结构性设备，涉及结构性板装配结构，包括：刚性的、基本上平坦的板；至少一个整块连接部件，该连接部件由模制生产、粘合到板上，该连接部件包括：至少一个第一平坦面，称为“叶片”，包括：能容纳粘合物的凹槽；和使粘合物保留在凹槽周围的边和至少一个开口；紧固到第一平坦面的杆。连接部件和板的材料为复合材料，并且杆包括金属插入物，当模制连接部件时该金属插入物插入，并且意欲被加工螺纹。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及采用连接部件(也称为结构性连接装置)用基于碳纤 维的复合材料的表面来装配板的设备的领域。更具体地，本专利技术的设 备涉及用于太空应用的装配卫星结构的领域，在太空应用中，极限温度导致结构的热膨胀。
技术介绍
目前，将被安置在太空的卫星的结构包括夹心板，该夹心板的表 层一般为碳。为了装配这些板，用连接部件来使这些板互相连接和固 定。这些板一般都装配形成适于容纳有效载荷的盒式或者厢式结构。例如， 一个已知方案采用包括两个平坦平行面的铝制连接部件， 基于碳纤维的复合板插入其中并且然后粘合。此后，该连接部件能够 连接到另一个连接部件，例如通过螺钉。对于卫星的任务，太空中的条件会给其结构带来较大的温度变化。通常考虑的是范围影响到大多数同步通信卫星的任 务。在这样的温度变化的情况下，结构的材料在已装配结构的结合处， 尤其是在板和连接部件之间的粘合结合处膨胀并产生抗力。材料不同， 膨胀系数也不同，对于碳为2.1(T6 K"的量级，对于铝为20.10'6 K"的 量级，这会在高温和低温在粘合物中引起大的剪切力。在这些条件下，考虑到铝和碳的热膨胀系数之间的不同，认为在 —5(TC时，连接部件水平处的结构的强度的减小能够接近环境温度时 的40%。此外，现代卫星逐渐成为具有各种不同任务的多用途卫星，因而 要考虑卫星结构的更宽的温差范围。需考虑的温差范围越宽，结构断 裂的潜在危险也就增大。考虑到这种类型的应用，在实践中，为了将连接部件紧固到板上，通常将连接部件的至少一个之前加工过的平坦表面粘合到板上。当连 接部件将其两两结合时，板紧固在一起。这种设备的一个缺点是，在低温和高温时，当粘合在一起时，具 有不同膨胀系数的材料承受基本由粘合结合处支撑的大的作用力。发生的一个风险是，由在较宽范围中的温度的巨大变化导致的材 料的膨胀所引起的粘合结合处的过早破裂。在这些条件下，增强连接部件以减少结合处破裂的风险带来了许 多实际操作问题。一个部分地解决了这些问题的已知方案利用了钛结构性连接装 置，钛具有比铝更接近碳的膨胀系数。另一方面，这种方案的缺点是成本高、部件加工困难和需要表面 处理，其中需要表面处理是主要约束。另一种已知方案是用在聚合表层时热粘合于板上的片状碳块来代 替金属结构性连接装置。这种方案有新的缺点。特别地，尤其是高温时碳在垂直于纤维的 方向上的高度蠕变，以及在两块板之间进行螺钉连接的难度使连接设 备和板的制造变得复杂。另外，这种方案必须在制造过程的非常早的 阶段确定具体的板装配规格。
技术实现思路
本专利技术的目的是消除这些缺陷。本专利技术的设备提供以与板相同的 材料或类似材料模制的连接部件，特别是碳纤维，其膨胀系数较低； 并在模制部分中提供金属插入物以承受结构的板之间的机械载荷的通 过。该方案的优点在于提供一种生产螺纹组件以及将由粘合结合处支 撑的载荷转移到包含在由碳纤维或者碳纤维束组成的装置中的金属插 入物上的方法。该结构性板装配结构有利地包括參刚性的、基本上平坦的板；參至少一个整块连接部件，该连接部件由模制生产、粘合到板上， 该连接部件包括〇至少一个第一平坦面，称为"叶片(blade)"，包括■能容纳粘合物的凹槽；和■使粘合物保留在凹槽周围的边和至少一个开口； 〇紧固到第一平坦面的杆； 有利地，该结构性板装配结构的特征在于〇连接部件和板的材料为复合材料；以及〇杆包括膨胀系数比连接部件的材料的膨胀系数大的金属 插入物，当模制连接部件时，该金属插入物定位在模具内。 有利地，该连接部件由与热成形树脂一起预先注入的碳纤维束组成。有利地，金属插入物包括杆中的凸缘，防止插入物的脱出。 有利地，金属插入物包括两个基本上为圆柱体的部分，较大直径的部分为凸缘。有利地，金属插入物是铝制的。有利地，金属插入物的轴线在连接部件的叶片的平面内。有利地，该结构包括与第一叶片平行且具有相同特征的第二叶片，两个叶片紧固到杆上，两个叶片之间的距离基本上对应于板的厚度，连接部件形成鞍状物。有利地，每个叶片包括至少三个开口，其中的一个能够用于将粘合物注入叶片的凹槽，其余两个作为定位孔。有利地，制造结构性板装配结构的方法包括參第一步，在一个包含金属插入物的模具中将与热成形树脂一起 注入的碳纤维进行热压，以这种方式模制的部件称为连接部件，该连 接部件包括參第一部分，该第一部分由至少一个第一平坦面形成，该第一平 坦面也叫叶片，包括凹槽和贯通叶片的至少一个孔；參第二部分，该第二部分由紧固到第一平坦面的杆形成，包括金 属插入物，该金属插入物的膨胀系数比复合材料大。 第二步，以与在连接部件的杆上加工螺纹相同的方式在金属插 入物上加工螺纹。 第三步，将连接部件的第一平坦面粘合到表层为碳的结构性板上。有利地，在接近12(TC的温度下实施第一步。有利地，第一步包括通过模制制造出贯穿叶片的两个其他孔以将 连接部件定位在板上，后者包括标记点，所述孔称为"定位孔"。有利地，金属插入物的螺纹方向在叶片的平面中，并且在平行于 板插入连接部件内的方向的轴线上。有利地，在板的表层制造标记点的步骤包括在表层中加工孔。有利地，第三步通过由贯穿叶片的孔将粘合物引入至少一个叶片 的凹槽内来执行。附图说明参照附图，本专利技术的其他特征和优点在以下描述中将变得明朗， 射图1A是本专利技术连接部件的一个实施例的3D视图1B是本专利技术连接部件的一个实施例的截面图2是连接部件、板和粘合结合处的组合的截面图； 图3表示连接部件和适合与螺钉配合的插入物；图4示意性的表示五个装配板和将其固定在一起的连接部件的例子。具体实施例方式图1A表示由连接部件1代表的本专利技术的实质装置的一个实施例。 这是通过在复合材料中，例如与热成形树脂一起预先注入的碳纤维束， 热压而模制形成。比如，树脂可以是环氧树脂。为此，生产了一种用 于连接部件的模具。在说明书的其余部分，对整体式连接部件1的两个不同的功能部 件加以区别。第一个构成杆2，用于将连接部件1固定到另一个连接部 件上，比如通过螺钉连接;在图1中，第二个包括两个平行面3、 3'， 其技术术语是"叶片"。特别地，它们容纳平坦板，其厚度与这两个 面之间的距离基本上相等。连接部件在接近12(TC的温度下模制以软化碳基材料，从而能够保 证模具的形状。固化大概花费5分钟。模具包括用于在连接部件1的叶片3、 3'上形成孔5、 5'两个突出部分。孔5、 5'用于将粘合物渗透到连接部件 1的内表面上。图1B是连接部件1的截面图。本专利技术模制连接部件1并在模制期 间将金属插入物6插入其中。金属插入物6有利地为铝材料，并包括 圆柱形第一部分6'和形成凸缘的第二部分6"，所述两个部分结合在一 起。当传递轴向力时，凸缘6"将插入物保持在连接部件1内。在其最终应用中，例如，可对插入物进行功丝(tap)以使得轴向连接能够通过螺钉进行固定。在优选实施例中，凸缘6"也可以是圆柱形并与圆柱形第一部分6' 同轴。该金属插入物有利地定位，以使插入物6的圆柱形第一部分6'的 轴线在叶片3、 3'的平面上，插入物的轴线与将连接部件应用到板上的 方向平行。为了使载荷优化分布，金属插入物可设置在杆的外表面的 中心部位上。在接近12(TC的温度下通过热压模制连接部件的过程中，降温时膨 胀的金属插入物在金属插入物和连接部件之间有利本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种结构性板装配结构，包括：　●刚性的、基本上平坦的板；　●至少一个整块连接部件，该连接部件由模制生产、粘合到板上，该连接部件包括：　○至少一个第一平坦面，称为“叶片”，包括：　■能容纳粘合物的凹槽；和　■使粘 合物保留在凹槽周围的边和至少一个开口；　○紧固到第一平坦面的杆；　其中：　○连接部件和板的材料为复合材料；以及　○杆包括膨胀系数比连接部件的材料的膨胀系数大的金属插入物，当模制连接部件时，该金属插入物定位在模具内。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：N吉约，G波马托，O达米亚诺，
申请(专利权)人：泰勒斯公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]