用于复合部件制造的热效工具制造技术

本发明专利技术公开了一种用于制造复合部件的方法和设备。一种用于制造复合部件的工具。所述工具包括带有形状的封装层、位于封装层上的绝缘层和位于绝缘层上的隔离层。所述隔离层具有一外表面，所述外表面能够与敷设于该外表面上的复合材料接触。绝缘层能够使封装层与施加于复合材料上的热隔绝。在复合材料形成复合部件的固化过程中，封装层能够保持形状同时使得复合材料敷设于隔离层上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及复合部件，并且具体地涉及制造复合部件的方法和设备。本专利技术 还具体地涉及利用工具制造复合部件的方法和设备
技术介绍
在航空器的设计和制造中，复合材料所占的比例越来越大。在一些航空器中，超过 百分之五十的主要结构是由复合材料制作的。在航空器中，复合材料被用于减小航空器的 重量。该减小到重量改进了性能特征，例如有效负载能力和燃油效率。此外，复合材料为航 空器的各种部件提供了更长的使用寿命。复合材料是坚韧、轻质的材料，是通过结合两种或多于两种不同的成分而生产的。 例如，复合材料可包括纤维和树脂。纤维和树脂被结合并被固化以形成复合材料。此外，通过使用复合材料，部分航空器可以以较大的片材(pieces)或型材 (sections)生产。例如，航空器的机身可以用圆柱形型材生产，所述圆柱形型材可被装配到 一起以形成航空器的机身。其它示例包括但不限于，例如，可连接形成机翼的机翼型材、可 连接形成稳定器的稳定器型材、加强肋、整流罩、操纵面、蒙皮、蒙皮型材、舱门、撑杆和管型 结构。目前，许多制造航空器的复合材料需要利用高压釜来固化复合部件。高压釜是既 提供热量又提供压力的热源。复合材料树脂通常需要高温以完成化学反应，所述化学反应 使得所述树脂流动并固化。在树脂流动中，通常要施加压力以加强零件中的材料。所使用 的典型温度常常高于150华氏度(常见的温度是大约350华氏度)，同时压力高于一个大气 压。此外，在制造复合部件时，通常利用模具以使材料成形。这些模具也被称为工具。 工具有足够的刚性，以便在复合材料被放置于工具上时使复合材料保持期望的形状。工具 可以由复合材料中的金属或非金属构成，以提供用于支撑复合材料的刚性。对大型部件，需要用大型高压釜容纳部件和用于处理的工具。在一些情况下，这些 大型部件可以具有，例如，12到20英尺的直径并重达几吨。因此，已经研究了需要减小的热量和压力以固化的复合材料。此外，固化这些类型 的复合材料所需的热量通常在低于大约250华氏度的温度。压力通过抽真空提供，并且烤 炉和/或者加热的模具被用作化学反应的热源。
技术实现思路
不同的有利实施例提供了用来制造复合部件的方法和设备。在一个有利实施例 中，提供用于制造复合部件的工具。所述工具包括带有形状的封装层、位于封装层上的绝缘 层和位于绝缘层上的隔离层。隔离层有一外表面，所述外表面能够与敷设于所述外表面上 的复合材料接触同时保持最终零件形状。绝缘层能够使隔离层不带走施加于复合材料上的 热。在复合材料形成复合部件的固化过程中，封装层能够保持形状，同时复合材料被敷设于隔离层上。在另一有利实施例中，设备包括带有形状的封装层和设置在封装层上的绝缘层， 其中绝缘层能够使封装层与施加于复合材料上的热隔绝，并且其中在形成复合部件的固化 过程中，封装层能够保持绝缘层的形状，同时复合材料敷设于绝缘层上。在另一个有利实施例中，提供用于制造复合部件的方法。复合材料被放置在工具 上，所述工具包括封装层，所述封装层保持复合部件的形状；位于封装层上的绝缘层；和位 于绝缘层上的隔离层，其中隔离层具有一外表面，所述外表面能够与敷设于所述外表面上 的复合材料接触，其中绝缘层使封装层与施加于复合材料上的热隔绝，并且其中在复合材 料形成复合部件的固化过程中封装层能够保持形状，同时使得复合材料敷设于隔离层上。 在所述外表面上的复合材料被固化以形成复合部件。特征、功能和优点可以在本专利技术的不同实施例中独立地实现，或者可以在其它实 施例中被组合，其进一步细节可以参考下面说明书和附图。附图说明有利实施例的新颖的特征在所附的权利要求中被陈述。然而，当结合附图阅读时， 通过参考下面本专利技术的有利实施例的详细描述，可以最好地理解有利实施例以及其优选的 使用模式、进一步目标和优点。其中图1是图示说明航空器制造和维护方法的示意图，在其中可以实施有利实施例。图2是根据有利实施例的航空器示意图；图3是根据有利实施例的复合部件制造系统的示意图；图4是图示说明根据有利实施例的示例工具的示意图；图5是图示说明根据有利实施例的示例工具的更详细示意图；图6是图示说明根据有利实施例的另一个示例工具的示意图；图7是图示说明根据有利实施例的工具横截面的示意图；图8是根据有利实施例来生产热效工具的过程流程图；图9是根据有利实施例来制造复合部件的过程流程图；以及图10是图示说明根据有利实施例来加热复合部件所需时间的图表。具体实施例方式更具体地参考附图，根据如图1所示的航空器制造和维护方法100，和如图2所示 的航空器200描述本专利技术的实施例。首先参考图1，根据有利实施例描绘了图示说明航空 器制造和维护方法的示意图。在预制造期间，示例性的航空器制造和维护方法100可以包 括图2中航空器200的说明以及设计102和材料采购104。在制造期间，图2中航空器200 的部件和组件制造106和系统集成108开始。其后，图2中航空器200可以经过检定和交 付110以进入服务/使用112中。当被客户使用时，图2中的航空器200被安排例行保养 和维护114，其可以包括改造、改装、翻新和其它的保养或者维护。航空器制造和维护方法100过程中的每一步都可由系统集成商、第三方和/或者 操作员执行或实行。在这些示例中，操作员可以是客户。为了该描述，系统集成商可包括但 不限于，任何数量的航空器制造商和主系统次级承包商；第三方可包括但不限于，任何数量的销售商、次级承包商和供应商；而操作员可以是航空公司、租赁公司、军事单位、维护机构寸。现在参考图2，其描绘了在其中可以实施有利实施例的航空器的示意图。在本示 例中，航空器200按图1中的航空器制造和维护方法100所生产，并且可包括具有多个系统 204和内部结构(interior) 206的机身202。示例的系统204包括推进系统208、电气系统 210、液压系统212和环境系统214中的一个或多于一个。还可包括任何数量的其它系统。 尽管所示为航空航天领域示例，但是不同的有利实施例也可应用于其它的工业领域，例如 汽车工业。在图1中航空器制造和维护方法100的任何一个或多于一个阶段期间，都可以使 用本文中实施的设备和方法。例如，在图1中的部件和组件制造106制造的部件和组件也 可以以类似于当航空器200在图1的服务/使用112中时制造的部件和组件的方式被制造或生产。此外，在生产阶段期间，例如图1中部件和组件制造106和系统集成108，可以利 用一个或多于一个设备实施例、方法实施例或其组合，例如但不限于，来实质地加快航空器 200的装配或者降低航空器200的成本。类似的，当航空器200在图1的服务/使用112中 或者保养和维护114期间时，可以利用一个或多于一个设备实施例、方法实施例或其组合。不同的有利实施例确认，当固化复合材料时，使用较大复合部件，和这些部件所处 的较大工具具有额外的质量吸收热。使用大尺寸的工具，通常存在大的热质量。工具的热 质量可以将热源产生的热从复合材料吸走。当工具用作吸热部件时，复合材料耗费更多的 时间以达到期望的温度。因此，为达到适当温度以固化复合材料所需的时间量增加。该增加的加热时间也 被称为热延迟，并且其随着工具质量的增加而增加。当使用由烤炉或局部热源提供的较低 温度的固本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造复合部件的工具，所述工具包括：带有形状的封装层；位于所述封装层上的绝缘层；和位于所述绝缘层上的隔离层，其中所述隔离层具有一外表面，所述外表面能够与敷设于所述外表面上的复合材料相接触，其中所述绝缘层能够将所述封装层与施加于所述复合材料上的热隔绝，并且其中在所述复合材料形成复合部件的固化过程期间，所述封装层能够保持所述形状，同时使得所述复合材料敷设于所述隔离层上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·M·格里菲思，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：US