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高温复合工具制造技术

技术编号:7840773 阅读:209 留言:0更新日期:2012-10-12 18:22
本发明专利技术涉及一种工具,其包含具有至少一个吸气孔的隔板和流体地联接所述吸气孔以用于在真空下将补片抽吸抵靠所述隔板的真空口。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开一般涉及复合结构,具体地,涉及用于处理和加工补片以安装在复合结构的返修区中的工具。
技术介绍
复合材料数量日益大量地用于各种领域。例如,由于复合材料的令人满意的机械性质,商用飞行器在主要结构和次级结构中包括复合材料。这些令人满意的性质可以转化为飞行器重量的减小和有效负载能力与燃料效率的增加。而且,与由传统金属构造形成的飞行器相比较,复合材料可以为飞行器提供延长的使用寿命。为了去除复合结构中的不一致性,偶尔需要对复合结构进行返修。这些不一致性可以包含因任何一种原因而不符合产品规格和/或性能规格的局部区域。例如,结构的区 域可以具有超出容差的不一致性,这可以包括但不限于复合结构中的空隙、凹痕、剥离或多孔性。返修过程可以包括从结构去除材料并且用可以被粘合到结构的复合补片来代替被去除的材料。补片可以形成为与形成复合结构的材料相同类型或不同类型的复合材料层板的堆叠。在返修区内安装补片以粘合之前,一般理想的是,去除会存于构成补片的复合材料层板内的过量空气和/或挥发物。此外,理想的是,加固或压紧复合层板。一种去除这些挥发物的方法是通过执行压实操作而实现的,其中真空压实组件可以应用于补片。压实操作可以在远离返修区的位置进行。真空压实组件可以包括加热补片以促进去除挥发物并提高补片的密实度。在压实之后,可以将经加热补片传送至包含返修区的复合结构的返修区,例如在飞行器上的返修区。补片可以以理想取向被应用于返修区,并可以使用粘合剂被固化就位,从而使补片符合并粘合于返修区。第二种方法可以是在不使用粘合剂的情况下将补片暂时地安装在返修区内,并且之后施加热以便部分地固化补片并允许补片符合返修区。然后,可以将部分固化的补片从返修区去除,并在远离返修区的位置(例如在高压釜中)使其完全固化,之后利用粘合剂将补片重新安装并永久粘合于返修区。对于某些复合材料例如具有双马来酰亚胺(BMI)基质材料的复合材料而言,加工复合材料所需的温度相对较高。例如,在BMI材料上执行的压实操作会需要超过250° F的温度。固化BMI材料会需要近似440° F的温度。而且,由于BMI材料固化的速率相对较快,所以在由BMI材料形成的补片上执行压实操作的时间长度相对较短。在这点上,处于升高的温度的BMI复合材料在相对较短的时间段内会变得易碎。加工BMI材料所必需的相对高温和相对短的加工窗口的组合对于压实之后BMI补片至返修区的转移提出了挑战。而且,由于其相对低的热质量,补片可以在转移过程期间以相对快的速率冷却。在补片边缘的冷却速率会是更快速率。补片的这种不均匀冷却可以引起在补片中出现会导致不良结果的热应力。当相对高温的补片被安装在相对较冷的返修区内时这种热应力会增加。此外,加工某些复合材料所需的高温提出了与补片被转移至返修区时处理补片相关联的挑战。例如,在转移过程期间未能支撑整个补片可导致补片的未支撑部分下垂,例如在边缘处下垂,这会影响补片与返修区的装配。此外,补片的未支撑部分的下垂会影响在最终固化之后的补片完整性。如上所述,本领域中需要用于加工复合补片的系统和方法且其中可以维持补片的温度。而且,本领域中需要用于加工补片的系统和方法,且其有助于以补片被支撑的方式将补片从真空压实操作转移至返修区。优选地,这种系统结构比较简单且成本低。
技术实现思路
提供用于将补片转移至结构的返修区的工具的本公开具体地解决了与均匀加热结构相关联的以上需求。该工具包括具有至少一个吸气孔的隔板和流体地联接吸气孔以用于在真空下将补片抽吸抵靠隔板的真空口。在进一步的实施例中,公开了用于将补片安装在复合结构的返修区上的工具。工 具可以包括基本刚性隔板,其具有上表面与下表面且包括在上表面中形成的多个吸气孔。隔板可以具有将所述吸气孔流体互连的多个通路和至少一个真空口,所述真空口被固定于下表面并被流体地联接所述通路以用于抽真空从而将补片保持于隔板。工具可以包括从隔板向外延伸的一对隔热手柄和固定于下表面的加热毯组件。加热毯组件可以包括加热毯和布置在加热毯的与下表面相反的一侧上的隔热层,以及布置在隔板上以用于将补片对齐于返修区的对齐模板。进一步公开了用于加工补片以用于安装在复合结构的返修区上的系统。该系统可以包含用于将补片转移至返修区的工具。工具可以包括具有上表面与下表面的基本刚性隔板并且可以包括在上表面内形成的多个吸气孔。隔板可以具有流体连接吸气孔的多个通路和被固定在下表面的至少一个真空口,该真空口流体地联接通路以用于抽真空从而将补片保持于隔板。加热毯可以固定于隔板上用于加热补片。工具可以包括布置在隔板上以用于将补片对齐于返修区的对齐模板。该系统可以包括用于加固补片的真空压实组件。真空压实组件可以包括用于将补片密封至隔板的下部袋装膜、可固定在补片之上的真空箱以及在真空箱之上可伸展的用于将真空箱密封至下部袋装膜的上部袋装膜。还公开了用于加工补片的系统。系统可以包含用于将补片转移至返修区的工具并且可包括具有上表面与下表面且包括在上表面内形成的用于在真空下抽吸补片与其抵靠的隔板。系统可以包括可固定于隔板以用于加固补片的真空压实组件和将工具密封至结构的真空袋组件。本公开也包括加工补片的方法。该方法可以包含将补片固定在具有至少一个吸气孔的隔板的表面上以及通过吸气孔抽真空从而维持补片与隔板接触。在进一步的实施例中,公开了加工补片的方法,该方法包含将补片固定在具有多个吸气孔的隔板的上表面上,并且利用应用于隔板的真空压实组件来加固隔板。该方法可以进一步包含通过吸气孔抽真空以便维持补片与隔板接触,并且利用隔板将补片转移至返修区。补片可以是热地,并且热可以被施加于补片。该方法可以额外地包括利用对齐模板相对于返修区定向补片以及将补片安装在返修区上。可以从吸气孔去除真空,并且袋装膜可以被放置在隔板和补片之上以致袋装膜被密封到返修区。在袋装膜上可以抽真空。热可以被施加于补片,以便至少部分地固化补片。该方法可以包括从返修区去除补片、在压力下加热补片以完全固化补片以及利用应用于补片之上的工具将补片重新安装在返修区内。已经讨论的特征、功能、和优势可以在本专利技术的不同实施例中独立地实现或可以与其他实施例组合起来实现,参考下面的说明和附图可以了解进一步的细节。附图说明一旦参考附图,本公开的这些特征和其他特征将更加明显。贯穿附图的相似数字是指相似的零件,在附图中图I是具有与其联接的加热毯的工具的仰视透视图;图2是示出了在工具的隔板中形成了多个吸气孔的工具的俯视透视图;图3是工具的仰视图,其示出了固定在其相反侧上的一对手柄; 图4是示出了隔板中形成的多个吸气通道的工具的俯视图;图5是沿着图4的线5-5截取的工具的横截面图,并且其示出了具有将真空口流体地连接到吸气孔的多个通路的工具的实施例;图6是沿着图4的线6-6截取的并示出了固定在隔板上的补片的工具的侧视图;图7是具有与其联接且在补片之上延伸的真空压实组件的工具的侧视图;图8是联接于工具的真空压实组件的俯视图;图9是固定于工具的真空压实组件和补片的分解侧视图;图10是具有可以在其内安装补片的返修区的结构的透视图;图11是图10的结构并示出了应用于返修区的工具和补片的顶视图;图12是借助于向吸气孔施加真空使补片保留在其上的工具的侧视图;图13是固定在复合结构的返修区内的补片的本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.12.14 US 12/637,5801.一种将补片转移至结构的返修区的工具,所述工具包含 具有至少一个吸气孔的隔板;和 真空口,其流体地联接到所述吸气孔以用于在真空下抽吸所述补片以抵靠所述隔板。2.根据权利要求I所述的工具,其中 所述隔板包括将所述真空口流体地连接到所述吸气孔的至少一个通路。3.根据权利要求I所述的工具,进一步包含 被联接到所述隔板以用于加热所述补片的加热毯。4.根据权利要求I所述的工具,其中 所述隔板进一步包含手柄。5.根据权利要求I所述的工具,进一步包含 被布置在所述隔板上以用于将所述补片对齐于所述返修区的对齐模板。6.根据权利要求I所述的工具,其中 所述隔板被成形成与所述结构的轮廓互补。7.根据权利要求I所述的工具,其中 所述补片被构造为用于固定到所述结构的外模线的倍增件。8.一种将补片安装到复合结构的返修区的工具,所述工具包含 具有上表面与下表面并且包括在所述上表面内形成的多个吸气孔的基本刚性隔板,所述隔板具有流体地互连所述吸气孔的多个通路; 从所述下表面延伸出并流体地联接到所述通路以用于抽真空从而将所述补片保持于所述隔板的至少一个真空口; 从所述隔板向外延伸的一对被隔绝手柄; 加热毯组件,其固定于所述下表面并包括加热毯和被布置在所述加热毯的与所述下表面相反的一侧上的隔热层;和 被布置在所述隔板上以用于将所述补片对齐于所述返修区的对齐模板。9.一种加工补片以用于安装到结构的返修区上的系统,所述系统包含 用于将所述补片转移至所述返修区的工具,所述工具包括 隔板,其具有上表面与下表面并包括在所述上表面内形成以用于在真空下抽吸所述补片以抵靠所述隔板的吸气孔;和可固定于所述隔板以用于加固所述补片的真空压实组件。10.根据权利要求9所述的系统,进一步包含 用于将所述工具密封至所述结构的真空袋组件。11.根据权利要求9所述的系统,进一步包含 被联接到所述隔板以用于加热所述补片的加热毯。12.根据权利要求9所述的系统,进一步包含 被布置在所述隔板上以用于使所述补片对齐于所述返修区的对齐模板。13.根据权利要求9所述的系统,其中所述真空压实组件包括 用于将所述补片密封至所述隔板的下部袋装膜; 可固定于所述补片之上的真空箱;和 在所述真空箱之上可延伸且可被密封至所述下部袋装膜的上部袋装膜。14.根据权利要求9所述的系统,进一步包含被固定于所述隔板以用于转移所述补片的至少一个手柄。15.根据权利要求9所述的系统,进一步包含 真空口,其通过在所述真空口和所述吸气孔之间延伸的通路流体地联接到所述吸气孔。16...

【专利技术属性】
技术研发人员:M·N·沃特森M·H·瓦尔加斯J·P·鲍德温
申请(专利权)人:波音公司
类型:发明
国别省市:

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