接头组件及其检查方法
【技术领域】
[0001]本公开内容的领域一般涉及复合接头，以及更具体地，涉及复合接头无损粘合强度检验技术。
【背景技术】
[0002]至少一些已知的航空器零件可以由非金属复合材料一一诸如碳纤维增强聚合物(CFRP)一一的多层层压结构制造。复合材料一般具有高的强度-重量比并且可以以各种形状和尺寸形成。为了减轻航空器的重量，复合材料可以与金属材料诸如铝、钛和/或钢结合使用。减轻整体重量一般有助于增加航空器的燃料效率。
[0003]由复合材料制造的至少一些已知的航空器零件可以与粘合剂材料粘合在一起。虽然粘合剂材料在将零件粘合在一起上一般是有效的，但在航空器的使用寿命期间可能发生脱胶。例如，在长时间使用航空器后可能发生脱胶和/或在飞行期间当异物撞击材料时可能导致脱胶。在定期维护期间，这样的脱胶可能难以检测，并且可能难以通过目测检查来检测。
[0004]而且，检验在制造部件期间已经在零件之间形成合格的粘合是困难且昂贵的。例如，至少一种已知的检验粘合强度的方法包括在与形成部件相同的条件下使用相同的过程形成过程检验试样(coupon)。然后通过破坏试验评估过程检验试样的强度，如果试样的粘合强度比预定阀值大，则部件通过验收以便使用。然而，形成和评估过程检验试样是耗时且繁重的任务，其仅提供在零件之间形成的粘合的间接粘合强度检验。
【发明内容】
[0005]在一方面，提供接头组件。接头组件包括第一零件和第二零件，第一零件包括第一粘合表面和第二零件包括连接至第一粘合表面的第二粘合表面，这样使得在其间限定粘合层(bond line)。第一和第二零件中至少一个包括多个对照颗粒(contrast particle)，当向第一和第二零件施加预定量的热和压力时所述对照颗粒扩散穿过粘合层，其中所述第一和第二零件中至少一个包括多个对照颗粒，当向所述第一和第二零件施加预定量的热和压力时所述对照颗粒扩散穿过粘合层。有利地，第一零件包括多个由第一材料制造的第一对照颗粒，和所述第二零件包括由不同于第一材料的第二材料制造的多个第二对照颗粒。优选地，当施加预定量的热和压力时，多个第一和第二对照颗粒彼此混杂(intersperse)。有利地，当通过无损验伤技术评估时，多个对照颗粒由能够检测的第一材料制造。优选地，接头组件包括第一和第二零件，第一和第二零件包括多个对照颗粒，其中多个对照颗粒由第一材料制造，第一材料不同于用于制造所述第一和第二零件的第二材料，这样使得当通过无损检查技术评估时，测定第一和第二材料之间的差异。有利地，第一和第二零件由热塑材料制造，其中所述多个对照颗粒的对照颗粒具有小于大约100纳米的尺寸。
[0006]在另一方面，提供接头组件。接头组件包括第一零件和第二零件，第一零件包括第一粘合表面和第二零件包括配置为连接至所述第一粘合表面第二粘合表面。接头组件还包括放置在第一和第二粘合表面之间的粘合剂层(layer of adhesive)，这样使得第一粘合层被限定在该层和第一粘合表面之间，并且使得第二粘合层被限定在该层和第二粘合表面之间。粘合剂层包括多个对照颗粒，当向第一和第二零件施加预定量的热和压力时所述对照颗粒扩散穿过第一和第二粘合层中至少一个。
[0007]在又另一个方面，提供检查接头组件的方法。该方法包括通过无损检查技术评估接头组件，获得接头组件的图像，并基于图像中对照颗粒的位置检验接头组件中零件之间的粘合形成。当向零件施加预定量的热和压力时，对照颗粒从第一位置扩散进入零件中至少一个。
【附图说明】
[0008]图1为示例性航空器生产和使用方法的流程图。
[0009]图2为示例性航空器的方框图。
[0010]图3为图解形成示例性接头组件的一系列过程步骤的示意性流程图。
[0011]图4为图解形成可选的接头组件的一系列过程步骤的示意性流程图。
[0012]图5为检查接头组件的示例性方法的流程图。
[0013]【具体实施方式】方式
[0014]本文描述的实施方式涉及接头组件和其检查方法。更具体地，本文描述的方法能够直接检验接头组件中零件之间的粘合形成，其中通过在粘合界面处扩散在热塑材料中形成粘合。经由无损检查(NDI)技术通过评估接头组件提供直接的检验，并且接头组件包括分散在其中的对照颗粒，当通过NDI技术评估时，所述对照颗粒能够检测。例如，对照颗粒最初位于零件自身中或位于放置在零件之间的粘合剂层中。当施加预定量的热和压力时，诸如传统用于形成接头组件的量的热和压力，对照颗粒扩散穿过在零件之间限定的粘合层。对照颗粒在完成的接头组件中的位置由NDI评估确定，并且当对照颗粒位于组件的相邻零件内时(即，当出现扩散时)，确认合格的粘合检验。
[0015]参考附图，公开内容的实施方式可在航空器制造和使用方法100(图1所示)的上下文中并通过航空器102(图2所示)描述。在生产前期间，可以在制造过程期间使用包括航空器102的规格和设计104数据，并且可以采购106与机身相关联的其它材料。在生产期间，在航空器102进入其验收和交付过程112之前，进行航空器102的零件和子组件制造108和系统集成110。一旦机身验收成功满足并完成，航空器102可被投入使用114。在由客户使用中，为航空器102安排周期性的、常规的以及定期维护和保养116，其包括例如任何修改、重新配置和/或整修。在可选的实施方式中，制造和使用方法100可通过除航空器以外的平台执行。
[0016]与航空器制造和/或使用100相关联的每个部分和过程可由系统集成商、第三方和/或操作者(如，客户)执行或完成。出于该描述的目的，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分包商；第三方可包括但不限于任何数量的商户、分包商和供应商；以及操作者可以为航空公司、租赁公司、军事实体、服务组织等。
[0017]如图2所示，通过方法100生产的航空器102可包括具有多个系统120的机身118和内部122。高级系统120的实例包括一个或多个推进系统124、电力系统126、液压系统128和/或环境系统130。可包括任何数量的其它系统。
[0018]本文体现的装置和方法可以在方法100的任何一个或多个阶段期间采用。例如，对应于零件和子组件生产过程108的零件或子组件可以以类似于在航空器102投入使用114时生产的零件或子组件的方式制作或制造。同样，在生产阶段108和110期间，可以利用一个或多个装置实施方式、方法实施方式或其组合，例如，通过大幅地加快航空器102的组装和/或降低航空器102的组装成本。类似地，在航空器102保养和维护时，可以利用一个或多个装置实施方式、方法实施方式或其组合，例如，在定期维护和保养116期间。
[0019]如本文所使用，术语“航空器”可包括但不限于仅包括飞机、无人机(UAV)、滑翔机、直升机、和/或通过空域航行的任何其他物体。进一步，在可选的实施方式中，本文描述的航空器制造和使用方法可用于任何制造和/或使用操作。
[0020]图3为图解形成示例性接头组件200的一系列过程步骤的示意性流程图。在示例性实施方式中，接头组件200包括第一零件202和第二零件204。第一零件202包括第一粘合表面206以及第二零件204包括连接至第一粘合表面206的第二粘合表面208，这样使得粘合层210在其间限定。而且，第一零件202和第二零件和204中至少一个包括分散在其中的多个对照颗粒。具体地，在一个实施方式中，第一零件202包括分散在其中的多个第一对照颗粒212，以及第二零件204包括分散在其中的多个第二对照颗粒214。如将在下面更详细描述的，当向第一零件202和第二零件204施加预定量的热和压力216时，对照颗粒212和214扩散穿过粘合层210。
[0021]第一零件202和第二零件204可由使接头组件200实现如本文描述功能的任何材料制造。用于制造零件202和204的示例性材料包括热塑材料，诸如但不限于碳纤维增强聚合物。如此，在形成零件202和204期间，由热塑材料制造零件202和204实现在其中分散对照颗粒212和214。
[0022]第一对照颗粒212和第二对照颗粒214可由使接头组件200实现如本文中所描述功能的任何材料制造。具体地，例如，在一个实施方式中，第一对照颗粒212由第一材料制造，以及第二对照颗粒214由在至少一个特征诸如材料或尺寸上不同于第一材料的第二材料制造。基于当通过无损检查技术评估接头组件200时材料是否能够检测，选择用于制造第一对照颗粒212和第二对照颗粒214的材料。例如，如果实施的无损检查技术为涡流试验，则对照颗粒212和214由诸如石墨稀的导电材料制造。
[0023]而且，如上面所描述的，第一和第二材料在至少一个特征上不同，这样使得当通过无损检查技术评估时，可以确定第一对照颗粒212和第二对照颗粒214之间的差异。如此，如将在下面更详细描述的，基于对照颗粒212和对照颗粒214在接头组件200中的位置，可以