用于复合材料制造的工具装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于制造复合材料，特别是层状结构的复合材料的工具。该工具装置将复合材料密封，并利用加在材料上的压力（大气压力、诱导的气体压力或机械压力），在抽气和／或固结过程中，将该复合材料保持在规定位置上。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于复合材料制造的工具装置，更具体地说，涉及一种工具，它在诸如抽气和固结的制造处理工序过程中，可将要制造的复合材料密封起来，并保持在规定位置。在现有技术中，已知通过首先对复合材料抽气，接着进行固结，可以使包括多层纤维和基体一起的复合材料固结。这些形式的复合材料表示在附图说明图1中，图中，复合材料用标号10表示。复合材料10包括许多层状结构的纤维1，其周围是基体3。一般，纤维1和基体3用粘接剂5同定在一起，通常将这种结构称为未加工的结构(green form)，参见图2中标号20。通常，粘接剂5为溶解在溶剂中的有机材料，未加工的结构20放在一个工具中，并受真空作用，以除去未加工结构20中的水分以及粘接剂5的有机材料。抽气处理，通过将未加工的结构加热至相应的挥发温度，而使水和粘接剂挥发。现有技术的工具在这方面的问题之一是，在将复合材料保持在规定位置，使它接着得到固结的同时，不能使可被挥发的水和粘接剂除去。在现有技术的装置中，复合材料要移动，而这会破坏其中的增强材料。例如图1中的复合材料10中的纤维1的方向和间隔。这种破坏使固结的复合材料的成品特性比理想的要差。这样，就需要提供一种改进的工具装置，它不但可使可被挥发的水和粘接剂除去，而且可以在抽气和固结过程中，保持该未加工的结构在规定的位置。作为对这种需要的回应，本专利技术提供了一种工具装置，它可克服上述现有技术装置的缺陷。即，根据本专利技术，该专利技术的工具装置包括一些特点，这些特点不但可使抽气能够进行，而且可将复合材料保持在规定位置，结果复合材料可以受到抽气和固结二种作用。相应地，本专利技术的第一个目的是要提供一种工具装置，用于制造层状结构的材料或复合材料。本专利技术的另一个目的是要提供一种工具装置，该装置可以通过在抽气和固结过程中，使用一种对复合材料加压力的装置，将复合材料密封起来，进行抽气和固结。本专利技术还有一个目的是要提供一种工具装置，它可使工具装置的抽气腔容易进行抽真空。本专利技术再有一个目的是要提供一种装置，它使用大气压力作为加载装置，与抽真空结合，以便保持或固定复合材料，进行抽气和接着进行固结。当进行说明时，本专利技术的其他目的和优点将会变得清楚起来。为了达到上述目的和优点，从广义上说，本专利技术提供了一种真空工具装置，它使用一个挠性袋，该挠性袋由金属材料制成，该金属材料具有较低的隙间气体含量。该袋子形成一个腔，腔的尺寸可容纳含有有机材料的复合材料，该复合材料则要经受抽气和固结作用。该袋子具有一定厚度和挠性，当该腔抽真空时，该袋子可使大气压力将复合材料保持在规定位置。该工具装置在袋子上还包括至少一个抽真空口，以对该腔进行抽真空。除了一个或多个抽真空口以外，该袋子是沿着其周边密封的。在一个实施例中，该抽真空口包括与该挠性袋连接的管子。在第二个实施例中，该抽真空口包括一个在袋子上的孔，该孔包括将孔与真空源连接的装置。在这个实施例中，还设有一个快速接头，使该袋子的内部与真空源的连接容易进行。在第三个实施例中，该容纳要抽真空的复合材料的腔由框架、柱塞密封袋和一个或多个抽真空口形成。框架包围着要进行抽气和固结的复合材料。柱塞在复合材料的顶部和底部提供了一个加载力/约束力。密封袋与框架一起形成一个腔。密封着复合材料和柱塞用以抽真空。抽真空口可以作成框架的一部分以对上述的腔抽真空。该框架还可以包括一个或多个隔套，其形状一般为画框形，可以调整工具装置的厚度，以容纳柱塞厚度及要制造的复合材料的未加工厚度和最终厚度。在本专利技术的第四个实施例中，使用对第三个实施例所述的工具装置与另一个密封袋结合。在这个实施例中，在密封袋中包含多个柱塞中的一个柱塞，然后，将该密封袋通过抽真空口与真空源连接。在第三个实施例中抽真空的腔，在第四个实施例中加有压力。这个腔中的压力与密封在抽真空的密封袋中的柱塞一起可在抽气和固结过程中将复合材料保持在规定的位置。在本专利技术的第五个实施例中，设有机械加载装置，它与一个或二个柱塞一起可在抽真空过程中调节作用在复合材料上的负载。这种机械加载装置用在根据第三个实施例的装置中。在第六个实施例中，该工具装置包括一个基座平板，它可容纳一块或多块复合材料。复合材料用密封的片材覆盖以形成一个腔。该腔可与对以上第一和第二实施例所述的腔一样进行抽真空。密封片材通过密封装置固定在基座平板上。然后，该基座平板与包围复合材料的密封片材一起，如同在第四个实施例中所述那样，安装在框架组件上。然后，对该框架组件加压，以在装有复合材料的抽真空腔上提供必要的压力用于脱气和固结。现在结合附图描述本专利技术的优选实施例，附图中图1为适用于本专利技术的工具装置中的复合材料的截面图；图2为图1的复合材料的未加工的结构的截面图；图3a为本专利技术的工具装置的第一个实施例的截面图；图3b为图3a所示实施例的俯视图；图4a为本专利技术的工具装置的第二个实施例的截面图；图4b为图4a的实施例的俯视图；图4c为图4a所示的细部A的放大图；图4d为沿着图4b的IV-IV线所取的截面图；图5为图4a的抽真空口的截面图，它表示一个示范应用；图6a为本专利技术的第二个实施例中所用的快速接头的俯视图；图6b为沿着图6a的VI-VI线所取的截面图；图6c为图6a和6b所示的快速接头的侧视图；图7a为本专利技术的工具装置的第三个实施例的截面图；图7b为图7a所示实施例的俯视图；图8为本专利技术的工具装置的第四个实施例的截面图；图9为本专利技术的工具装置的第五个实施例的截面图；以及图10为本专利技术的工具装置的第六个实施例的截面图。从广义上说，本专利技术的工具装置提供了一种在抽气和接下来的固结过程中将复合材料保持在规定位置上的方法。在包围复合材料的空间中形成真空，因此，大气压力、所加的气体压力、机械加载或它们的综合加在复合材料上，使复合材料保持在规定位置。或者大气压力、所加的气体压力或是机械加载均可在抽气和接下来的固结过程中使复合材料保持在规定位置。这样，在抽气和固结过程中均可避免精确对准的复合材料组分的任何移动，从而可以生产出高质量的复合材料。应当了解，适合使用本专利技术的工具装置的复合材料可以为任何已知的要经受抽气和固结作用的复合材料。一般，这些复合材料包括一种增强的材料，它可以或者是纤维、金属须、粉末或类似物。增强材料可以包括碳、碳化硅、硼、氧化铝、石墨、氮化硅。通常，增强材料是与基体组合在一起的，该基体可以是金属的或非金属的。基体材料的典型例子包括铝、镁、钛合金或类似物。应当了解，本专利技术的工具装置不局限于任何特定形式的复合材料。当将复合材料放在本专利技术的工具装置中时，用于使复合材料抽气或固结的技术在技术上也是现有的，因此，为了理解本专利技术，不需要进一步的说明。对于本专利技术的工具装置，可以使用任何常规形式的抽气和/或固结处理。现在参照图3a和3b，通常，本专利技术的工具装置的第一个实施例由标号30标注，并且可看出，它包括一个薄的密封袋31，该密封袋装着复合材料的预型件33。另外，还设有一根抽真空管35。虽然，图中只表示了一根抽真空管，假如需要的话，可以使用多于一根的抽真空管。密封袋31和抽真空管35由有延展性的、隙间气体含量低的材料例如，NICKEL 270(最少含99.97％的镍)制成。对于这种应用场合，“隙间气体含量低的材料”为其中反应气体总量小于200本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种真空工具装置，它包括： ａ）一个挠性袋，所述挠性袋由隙间气体含量低的金属材料制成，所述袋的腔的尺寸可以容纳要进行抽气的、含有有机材料的复合材料，并且所述袋具有一定厚度和挠性，可以在抽气过程中，使得大气压力将所述复合材料保持在规定位置上；和 ｂ）为了对所述复合材料进行抽气，在所述挠性袋上，至少有一个抽真空口，除了所述抽真空口之外，所述挠性袋沿着其周边被密封。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：利萨B汉努赛克，杰弗里M帕内尔，史蒂文R斯皮尔，威廉M汉努赛克，查尔斯R罗，
申请(专利权)人：大西洋研究公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]