专利名称：具有粘结层控制的粘结补片的制作方法
技术领域：
本公开大体涉及结合(bonding)设备和工艺，并且更具体地涉及使用粘结补片修复结构的方法和设备。
背景技术：
粘合剂可在许多应用中用来结合零件和结构。例如，在飞机工业中，粘合剂可用来将补片粘结至例如蒙皮面板的结构，以便改进、修复和/或修理结构区域。在一些情况下， 补片和/或结构可由复合材料形成。在向结构和/或补片涂一层粘合剂后，向补片施加压力和热，以便固化粘合剂并且在补片和结构上形成强粘结。该粘结过程不容易在现场执行， 并且因此通常在受控条件下执行，例如但是不限于，在专业的操作设备以及具有综合知识的熟练技术人员均可用的维护/修理吊架设施的条件下执行该过程。粘结补片的强度和/或寿命可部分取决于以下条件，即粘合剂的厚度，补片区域上的粘合剂厚度的均勻性，和/或补片和结构之间存在的空隙或气穴，空隙或气穴由粘结中的多孔性引起，但不限于此。可通过控制安装期间施加至补片的压力而将粘结层/熔合线(bond line)厚度和多孔性控制在某一程度。然而，可能难以确定实现具体的粘结层厚度所需的精确压力，并且在任何情况下，均勻地施加该精确压力穿过补片都可能有挑战性。 厚度不变的膜型粘合剂代表上述问题的一个可能的解决方案，然而，在一些应用中，膜粘合剂的使用可能不实际，因为其可能要求专业处理，例如但是不限于需要冷却该膜，直到其能够使用。因此，存在对将补片粘结至结构的方法的需要，其允许基本在补片的全部区域上精密控制粘结层厚度，并且降低或消除由于空隙引起的粘结中的多孔性。也存在对将补片粘结至结构的方法的需要，其可以在现场使用不需要专业处理的粘合剂执行，不高度依赖安装者的技术，并且产生一致、可重复的结果。
发明内容
依照公开的实施例，提供一种将补片粘结至结构的方法，其中可以基本在补片的全部区域上控制粘结粘合剂的粘结层或厚度。本方法可以不需要高水平的安装者技能，并且可以提供一致、可重复的结果，即使在现场执行也是如此。垫片被用来帮助允许将粘合剂均勻地施加在补片的区域上，并且达到期望的厚度。在一个实施例中，垫片放置在补片和结构之间。可选地，可在施加粘合剂后移除垫片，或者留在补片和结构之间，以便限制粘合剂压紧，并且因此随着补片被压紧和固化而保持期望的粘结层厚度。在另一实施例中，垫片形成用于将补片压紧结构的工具的一部分。穿孔可以可选地设置在补片中，以便通过在修补操作期间，随着将补片压紧结构，使空气和/或过多的粘合剂脱离补片，而降低或消除粘结中的多孔性。也可使用一套预包装、预配置的组件在现场相对快地执行补片安装。依照一个公开的实施例，提供一种修补结构区域的方法，其包含准备补片，并且将粘性粘结粘合剂层放置在结构和补片之间。垫片被用来控制粘合剂层的厚度。将补片压紧结构。使用垫片包括将垫片放置在补片和结构其中之一上，并且放置粘性粘结粘合剂层包括通过垫片，向补片和结构其中之一施加粘合剂。本方法可进一步包含在将补片压紧结构之前，从补片和结构其中之一移除垫片。使用垫片还包括将垫片放置在补片和结构之间，从而随着补片压紧结构，限制粘合剂的压紧。依照另一公开的实施例，提供一种在结构上粘结补片的方法。该方法包括在补片和结构其中之一上放置垫片，并且向补片和结构其中之一施加粘性粘结粘合剂层。施加粘合剂可以包括当施加粘合剂时，使用垫片控制粘合剂层的厚度。该方法进一步包括将补片放置在结构上，两者之间为粘合剂层；将补片压紧结构；以及固化粘合剂。该方法还可以包括随着补片压紧结构，使用垫片限制粘合剂层压紧至预选的厚度。在已施加粘合剂层后，可移除垫片。依照进一步公开的实施例，提供一种修补结构区域的套件。该套件包括补片，其适合位于修补区域之上并且被压紧结构；以及粘性粘合剂，其用于将补片部件粘结至结构。 也提供垫片用于控制用于将补片粘结至结构的粘合剂层的厚度。补片可以是固化纤维加固聚合物复合材料。依照进一步实施例，提供用于修复结构的部分的复合材料补片。复合材料补片包括适于通过放置在补片和结构之间的粘合剂层而被粘结至结构的表面。补片具有多个垫片元件，其分布在表面上，并且与用于控制粘合剂层厚度的补片整体形成。公开的实施例满足对于将补片黏附地粘结在结构上的方法和设备的需求，其可被相对快速地执行，并且允许精密控制粘结层厚度，同时降低或消除粘结中的多孔性。1. 一种修补结构的区域的方法，其包含准备补片；将粘性粘结粘合剂层放置在所述结构和所述补片之间；使用垫片控制所述粘合剂层的厚度；以及使所述补片压紧所述结构。2.根据权利要求1所述的方法，其中使用所述垫片包括将所述垫片放置在所述补片和所述结构其中之一上，以及放置粘性粘结粘合剂层包括通过所述垫片，将所述粘合剂施加至所述补片和所述结构其中之一。3.根据权利要求2所述的方法，其进一步包含在使所述补片压紧所述结构之前，从所述补片和所述结构其中之一移除所述垫片。4.根据权利要求1所述的方法，其中使用所述垫片包括将所述垫片放置在所述补片和所述结构之间，从而随着将补片压紧所述结构，限制所述粘合剂的压紧。5.根据权利要求1所述的方法，其中使用所述垫片包括将垫片放置在所述结构上，包围所述补片，以及使用垫片限制所述补片和所述结构的压紧。6.根据权利要求1所述的方法，其中使用所述垫片包括，将多个细长垫片元件以彼此间隔开的关系放置在所述结构和所述补片之间。7.根据权利要求1所述的方法，其中准备所述补片包括形成与所述补片一体的所述垫片。8.根据权利要求1所述的方法，其中准备所述补片包括在所述补片中形成多个穿孔，其在压紧所述补片时允许空气从所述补片下逸出。9.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含随着将所述补片压紧，限制被施加至所述补片的外围部分的压力。10. 一种将补片粘结到结构上的方法，其包含将垫片放置在所述补片和所述结构其中之一上；向所述补片和所述结构其中之一施加粘性粘结粘合剂层，包括使用垫片以在施加粘合剂时控制所述粘合剂层的厚度；将所述补片放置在所述结构上，两者之间为所述粘合剂层；将所述补片压紧所述结构；以及固化所述粘合剂。11.根据权利要求10所述的方法，其进一步包含使用所述垫片以在将所述补片压紧所述结构时，将所述粘合剂层的压紧限制为预选的厚度。12.根据权利要求10所述的方法，其进一步包含将垫片放置在所述结构上，包围所述补片，以及使用放置在所述结构上的所述垫片以对抗/反作用被施加至所述补片的压紧力， 并限制所述补片和所述结构的压紧。13.根据权利要求10所述的方法，其进一步包含其中将所述垫片放置在所述补片和所述结构其中之一上包括，放置以下至少一个元件珠子、屏障/筛子(screen)、环、细长垫片元件、垫片块和销。14.根据权利要求10所述的方法，其中将所述垫片放置在所述补片和所述结构其中之一上包括，形成与所述补片一体的多个垫片元件。15. 一种用于修补结构的区域的套件，其包含补片，其适合置于所述修复区域上，并且可被压紧所述结构；粘性粘合剂，其用于将所述补片部件粘结至所述结构；以及垫片，其用于控制用于将所述补片粘结至所述结构的粘合剂层的厚度。16.根据权利要求15所述的套件，其中所述补片为固化纤维加固聚合物复合材料。17.根据权利要求15所述的套件，其中所述垫片包含基本不可压缩的屏障，所述粘合剂可穿过所述屏障。18.根据权利要求15所述的套件，其中所述垫片与所述补片形成一体。19.根据权利要求15所述的套件，其中所述垫片包含预测量数量的基本不可压缩的珠子，其适合被混合进所述粘合剂中。20.根据权利要求15所述的套件，其中所述垫片包含多个细长纤维，其每个都适合被放置在所述补片和所述结构之间。21.根据权利要求15所述的套件，其中将所述垫片集成在所述补片中。22.根据权利要求15所述的补片，其中所述垫片包含一段长度的细丝，其适合被切成多段长度，并且被放置在所述修复区域上的结构上。23.为了用于修补结构复合材料补片具有适合通过被放置在所述表面和所述结构之间的粘合剂层粘结至所述结构的表面，所述补片包括多个垫片元件，所述多个垫片元件分布在所述表面上，并且与所述补片整体形成，用于控制所述粘合剂层的厚度。24. 一种在现场修补复合材料飞机结构的方法，其包含准备将被修补的结构的区域；形成补片，包括在所述补片中形成穿孔；将垫片放置在所述补片和所述结构其中之一上；向所述补片和所述结构其中之一施加粘合剂层，包括通过经所述垫片施加所述粘合剂而控制所述粘合剂层的厚度；在已施加所述粘合剂层后，移除所述垫片；将所述补片施加至所述结构；将胎膜板/隔板(caul plate)放置在所述补片上；将反胎膜板/反隔板(anti-caul plate)放置在所述胎膜板和所述结构之间；在所述补片、所述胎膜板和所述反胎膜板的组合物上安装压力施加器；使用所述压力施加器通过所述胎膜板向所述补片施加压力；使用所述反胎膜板限制由所述胎膜板施加至所述补片外围的压力；在所述补片上安装热袋；以及使用所述热袋固化所述粘合剂。25. 一种用于修补复合材料飞机结构的套件，其包含基本平坦的补片，其适合被压紧所述结构并与其粘结，所述补片包括其中的多个穿孔，随着所述补片被压紧所述结构，所述穿孔允许所述补片和所述结构之间的空气通过所述补片逸出；预测量数量的粘结粘合剂；掩模，其适合被放置在所述结构上，用于限定所述结构上将被修补的区域；热袋，其用于固化所述粘合剂；压紧装置，其用于将所述补片压紧所述结构；以及基本不可压缩的垫片，其适合被放置在所述平坦部件和所述结构之间，用于控制所述补片和所述结构之间的粘结层的厚度，所述垫片包括至少一个以下元件——预测量数量的珠子，其适合与所述粘合剂混合，垫片环，一段长度的细丝，其适合被切成单独的长度，并且被放置在将被修复的所述结构上的区域上的结构上，多个垫片销，以及屏障。1. 一种修补结构的区域的方法，其包含准备补片，包括在所述补片中形成多个穿孔；
将粘性粘结粘合剂层放置在所述结构和所述补片之间；将所述补片压紧所述结构；以及随着将所述补片压紧所述结构，使用所述补片中的所述穿孔允许空气和/或粘合剂从所述补片被挤压出来。2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含通过在所述补片和所述机构之间放置垫片而控制所述粘合剂层的厚度。3.根据权利要求2所述的方法，其中在所述补片和所述结构之间放置垫片包括， 在所述结构和所述补片之间引入多个珠子和屏障至少其中之一。4.根据权利要求2所述的方法，其中放置所述垫片包括，在将所述粘合剂放置在所述结构和所述补片之间之前，将所述垫片引入所述粘合剂中。5.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含准备所述结构的所述表面；通过混合至少两种反应组分而准备所述粘合剂；将模板放置在所述结构的所述表面上，所述结构的所述表面限定将被修补的所述结构上的所述区域，并且其中，放置所述粘结粘合剂包括，使用所述模板将所述粘合剂施加至所述结构的限定区域；以及在所述补片上应用热产生装置，从而固化所述粘合剂层。6.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含通过观察经所述补片中的所述穿孔的多余粘合剂流，确定已充分消除所述补片下的任何空气。7.根据权利要求1所述的方法，其中限制通过胎膜板施加至所述补片的所述外围的压力包括，在所述结构和所述胎膜板之间，在所述补片的外围的外部放置反胎膜板。8. 一种将补片粘结在结构上的方法，其包含在所述结构上放置所述补片；在所述补片和所述结构之间放置粘结粘合剂层；在所述补片上放置胎膜板；通过向所述胎膜板施加压力而将所述补片压紧所述结构；以及使用反胎膜限制通过所述胎膜板施加至所述补片的外围的所述压力。9.根据权利要求8所述的方法，其中限制施加至所述补片的所述外围的压力包括，在所述胎膜板的所述外围周围对施加至所述胎膜板的力反作用。10.根据权利要求8所述的方法，其中对所述力反作用包括，在所述胎膜板和所述结构之间，在所述胎膜板的外围放置反胎膜板。11.根据权利要求8所述的方法，其进一步包含在所述补片和所述结构之间放置垫片，从而将所述粘合剂层保持在期望的厚度。12.根据权利要求11所述的方法，其中在所述补片和所述结构之间放置垫片包括，将珠子引入所述粘合剂，每个所述珠子都具有大体等于所述粘合剂层的期望厚度的尺寸。13.根据权利要求11所述的方法，其中在所述补片和所述结构之间放置垫片包括，在所述补片和所述结构之间引入屏障，其具有大体等于所述粘合剂层的期望厚度的厚度。14. 一种用在修补结构的区域中的补片，其包含基本平坦的部件，其适合被压紧所述结构，并且通过粘合剂层被粘结至所述结构， 所述平坦部件包括其中的多个穿孔，随着所述平坦部件被压紧所述结构，所述穿孔允许所述补片和所述结构之间的空气通过所述平坦部件逸出。15.根据权利要求14所述的补片，其中所述平坦部件中的所述穿孔每个都具有足够允许多余的粘合剂通过其流动并且离开所述补片的宽度。16.根据权利要求14所述的补片，其中所述平坦部件为多层复合材料。17.根据权利要求16所述的补片，其中所述复合材料被固化。18.根据权利要求15所述的补片，其进一步包含垫片，所述垫片适合被放置在所述平坦部件和所述结构之间，用于控制所述平坦部件和所述结构之间的粘合剂的厚度。19.根据权利要求18所述的补片，其中所述垫片包含基本不可压缩的屏障，所述粘合剂可穿过所述屏障。20.根据权利要求18所述的补片，其中所述垫片包含分散在所述粘合剂中的多个基本不可压缩的珠子。21.用于将补片粘性粘结在结构表面上的设备，其包含胎膜板，其适合在粘结操作期间，被放置在所述补片上并对所述补片施加压力；以及用于限制由所述胎膜板施加至所述补片的外围的压力的装置。22.根据权利要求21所述的设备，其中用于限制压力的所述装置包括在所述胎膜板和所述结构表面之间的反胎膜板。23.根据权利要求21所述的设备，其中所述反胎膜板基本围绕所述补片。24.根据权利要求22所述的设备，其中所述反胎膜板基本为圆形，并且外接所述补片，以及所述胎膜板的所述外围在所述反胎膜板上，并且与其啮合。25. 一种在现场修补复合材料飞机结构的方法，其包含准备将被修补的所述结构的区域；形成补片，包括在所述补片中形成穿孔；施加粘合剂层至所述补片和所述结构其中之一；通过在所述补片和所述结构之间放置垫片而控制所述粘合剂层的厚度；将所述补片施加至所述结构；在所述补片上放置胎膜板；在所述胎膜板和所述结构之间放置反胎膜板；在所述补片、所述胎膜板和所述反胎膜板的组合物上安装压力施加器；使用所述压力施加器通过所述胎膜板向所述补片施加压力；使用所述反胎膜限制由所述胎膜板向所述补片外围施加的压力；在所述补片上安装热袋；以及使用所述热袋固化所述粘合剂。26. 一种用于修补复合材料飞机结构的补片，其包含
基本平坦的部件，其适合被压紧所述结构并通过粘合剂层被粘结至所述结构，所述平坦部件包括其中的多个穿孔，随着所述平坦部件被压紧所述结构，所述穿孔允许所述补片和所述结构之间的空气逸出；基本不可压缩的屏障，其适合被放置在所述平坦部件和所述结构之间，用于控制所述粘合剂层的均勻性；将所述平坦部件粘结至所述结构的粘合剂层；以及所述粘合剂层中的珠子，其用于控制所述粘合剂层的厚度。特征、功能和优点能够在本公开的各种实施例中独立实现，或者可结合其他实施例实现，其中进一步的细节能够参考以下说明和附图而看出。
在所附权利要求中提出有利实施例的新颖特征证实的特性。然而，当结合附图阅读时，通过参考本公开的有利实施例的以下详细说明，将最容易理解有利实施例，及其用途的优选模式、进一步目标和优点，其中图1是示出根据有利实施例的飞机制造和服务方法的图的图示说明；图2是示出有利实施例可在其中实施的飞机的图的图示说明；图2A是功能框图的图示说明，其示出使用垫片保持两个粘着性地粘结的零件之间期望的粘结层厚度；图3是示出根据有利实施例的粘结环境图的图示说明；图4是示出根据有利实施例的粘合剂施加的横截面视图的图示说明；图5是示出根据有利实施例的具有粘合剂和珠子层的结构的横截面视图的图示说明；图6是示出根据有利实施例的零件上的掩模的图的图示说明；图7是示出根据有利实施例的零件为粘合剂准备的图的图示说明；图8是示出根据有利实施例的施加/应用粘合剂和珠子的图的图示说明；图9是示出根据有利实施例的具有粘合剂和珠子的零件的图的图示说明；图10是示出根据有利实施例的将粘合剂施加至零件的图的图示说明；图11是示出根据有利实施例的将屏障/筛子(screen)从零件移除的图的图示说明；图12是示出根据有利实施例的彼此粘结的两个零件的图的图示说明；图13是示出根据有利实施例的粘结零件的过程的流程图的图示说明；图14是示出根据有利实施例的粘结零件的过程的流程图的图示说明；图15是具有需要修补的区域的结构的一部分的平面视图的图示说明；图16是沿图15的线16-16截取的截面图的图示说明；图17是示出模板已被放置在正被修补的区域上的平面视图的图示说明；图18是补片的等距视图的图示说明，其示出其中的穿孔；图19是图15所示结构的截面图的图示说明，其中补片和粘合剂层已放置在要求修补的区域上；图20是类似于图19的视图的图示说明，但是其示出胎膜板和反胎膜板已安装在补片上；图21是示出胎膜板的顶视图的图示说明，其中反胎膜板和补片的位置用虚线指示；图22是用于实施修补方法的设备的分解图，其包括热袋和对补片施加力的压紧器；图23是示出使用粘结补片修补结构的方法的步骤的流程图的图示说明；图M是示出可用于使用粘结补片修补结构的预包装套件的组件的方框图的图示说明；图25是垫片的可替换实施例的透视图的图示说明；图沈是沿图25的线沈力6截取的截面图的图示说明；图27是示出使用图25的垫片保持补片压紧期间粘结层厚度的截面图的图示说明；图28是垫片的另一实施例的透视图的图示说明；图四是类似于图15的图示说明，但是其示出在施加粘合剂之前，图28中的多个垫片已被放置在修补区域上；图30是类似于图27的图示说明，但是其示出使用图观的垫片保持粘结层厚度；图31是示出具有另一种形式的垫片的补片的底部的透视图的图示说明；图32是类似于图31的图示说明，但是其示出另一形式的垫片；图33是类似于图30的图示说明，但是其示出使用图32的垫片保持粘结层厚度；图34是类似于图四的图示说明，但是其示出垫片的另一实施例；图35是对其施加的另一种形式的垫片的穿孔补片的平面视图的图示说明；图36是类似于图35的图示说明，但是其示出在穿孔补片上垫片的不同布置；图37是具有在其上形成的另一种形式的垫片的穿孔补片的平面视图的图示说明；图38是沿图37中的线38_38截取的截面图的图示说明；以及图39是具有在其上形成的另一种形式的垫片的穿孔补片的平面视图的图示说明。
具体实施例方式更具体地参考附图，本公开的实施例可在图1所示的飞机制造和服务方法100以及图2所示的飞机200的背景下描述。首先参考图1，根据有利实施例描述了图示说明飞机制造和服务方法的图。在预生产期间，示例性飞机制造和服务方法100可以包括图2中飞机200的说明和设计102以及材料采购104。在生产期间，进行图2中飞机200的部件和组件制造106以及系统集成108。其后，图2中的飞机102可经历认证和交付110，以便置于使用/运行112。在为消费者服务时，图2中的飞机200可以定期进行例行维护和服务114，其可包括更改、重新配置、翻新以及其他维护或服务。飞机制造和服务方法100的每个过程可由系统集成商、第三方和/或操作者执行或实施。在这些示例中，操作者可以是消费者。为了本说明的目的，系统集成商可以包括但不限于任何数目的飞机制造商和主要系统分包商；第三方可以包括但不限于任何数目的卖主、分包商和供应商；而操作者可以是航空公司、租赁公司、军事机构、服务组织等等。参考图2，其示出可实施有利实施例的飞机的图。在该示例中，飞机200通过图1中的飞机制造和服务方法100制造，并且可以包括具有多个系统204的机身202和内部206。 系统204的示例包括推进系统208、电气系统210、液压系统212以及环境系统214中的一个或多个。可以包括任何数目的其他系统。虽然示出航空航天的例子，但是不同的有利实施例可应用于其他工业，例如汽车行业。在此体现的设备和方法可以在图1的飞机制造和服务方法100的任何一个或更多个阶段期间使用。例如，在图1的部件和组件制造106中生产的组件或部件可以通过与图 1中飞机200处于使用112时制造的部件或组件类似的方式制作或制造。同样，一个或更多个设备实施例、方法实施例或其组合可以应用在生产阶段，例如图1中的部件和组件制造106和系统集成108期间，例如但是不限于，通过充分促进飞机 200的装配或降低其成本。类似地，可在飞机200处于图1中的使用112时或在维护和服务 114期间，应用一个或更多个设备实施例、方法实施例或其组合。例如但是不限于，有利实施例可以用来在飞机200的部件和组件制造106和/或系统集成108期间结合飞机200的零件。另外，有利实施例可用在维修和服务114期间以执行飞机200的重新配置和/或修复。不同有利实施例认识并且考虑到，用于施加粘合剂的当前工艺可能没有产生被施加至将执行粘结的区域的均勻粘合剂层。不同有利实施例也认识并且考虑到，即使能够施加粘合剂从而形成均勻层，当前工艺也可能不提供粘合剂层的期望厚度。参考图2A，根据公开的实施例，提供使用被施加至零件304、310其中之一或两者的粘结粘合剂层332将零件304、310粘结在一起的方法。粘合剂332的厚度338在此有时也称为“粘结层厚度”，其可以通过在零件304、310之间放置一个或更多个垫片315来控制。 如下所述，可能有各种形式的垫片315。在一个实施例中，垫片315被用来向零件304、310 其中之一或两者施加基本不变厚度338的均勻粘合剂层332，并且在零件304、310被粘结在一起之前将其移除。在其他实施例中，垫片315可保留在零件304、310之间，从而随着零件 304,310被压紧在一起，帮助保持不变的粘结层厚度338。实际上，随着零件304、310被压紧，垫片315限制粘合剂332的压紧。参考图3，在一个实施例中，垫片315可以包含混合在粘合剂332中的屏障318和 /或珠子334。粘合剂332和多个珠子334通过屏障318施加在第一零件304的表面328 上，从而形成粘合剂332和珠子334层336。具有粘合剂332和珠子334层336的第一零件304的表面3 被置于与第二零件310的表面340接触，从而形成包含珠子334的粘合剂层336，从而形成结构307。然后，结构307可以被固化。在这些示例中，屏障318可具有某一厚度，并且通过屏障318将粘合剂332和多个珠子334施加在第一零件304的第一表面3 上，可引起粘合剂332和珠子334层336基本具有屏障318的厚度338。多个珠子334可具有这样的尺寸，当被施加至零件304的第一表面3 上时，其能够引起粘合剂332和珠子334层336的基本均勻的厚度338。当将零件304、310结合在一起时，珠子334可能够保持粘合剂层332基本均勻的厚度338。被施加至正被结合的一个或更多零件304、310的压力可以不引起不均勻的厚度。此外，珠子334和/或屏障318的尺寸可以在压力下保持厚度338。在图3中，根据有利实施例描述了粘结环境300。在该示例性示例中，粘结环境300 可以用来在零件304和零件306之间产生结构粘结302。零件304和零件306可以形成结构307。在这些示例中，零件304和零件306可以是平台308的零件。在这些示例中，平台 308例如可以是图2中的飞机200。零件304可以采取复合材料零件305的形式，而零件 306可以采取复合材料零件310的形式。在这些示例性示例中，复合材料零件305可以是蒙皮面板312，虽然也考虑其他结构，例如但是不限于地板面板、壁、框架、桁条、梁、门和其他结构。复合材料零件310可以是补片314，其在被施加至蒙皮面板312之前基本为平坦的。在平坦的补片314施加至蒙皮面板312之后，补片314可以符合蒙皮面板312的表面轮廓，并且因此可在蒙皮面板312具有曲率的应用中变得弯曲。补片314不需要为平坦的；在一些实施例中，在被施加至蒙皮面板314之前，补片314可以是弯曲的或具有轮廓。补片314可以不固化或预固化。可以使用粘结系统316将零件304和零件306彼此粘结。粘结系统316可包括屏障318、模板掩模 320、施加器322、胎膜板3 和热源326。模板掩模320可被放置在复合材料零件305的第一表面3 上，从而暴露区域 330。然后可将屏障318放置在模板掩模320上。可通过屏障318将粘合剂332和珠子334 施加在区域330中的第一表面3 上，从而形成粘合剂和珠子层336。当固化后，粘合剂和珠子层336可表现为粘结层337的形式。可通过许多不同的方式施加粘合剂332和珠子334。例如，粘合剂332可以与珠子334混合并且一起施加，以形成粘合剂和珠子层336。在其他有利实施例中，可通过屏障 318中的开口 341施加粘合剂332。开口 341可具有各种形状和尺寸，这取决于具体的实施方式。开口 341可以具有能够允许珠子334穿过开口 341的尺寸。屏障318也可以具有其他参数，例如但是不限于屏障织法、细丝之间的开口、细丝直径和/或其他适当的参数。 这些参数可与珠子尺寸和粘合剂特性结合，例如厚度、粘度、表面张力、粘性和/或其他粘合剂特性。其后，可将珠子334添加至区域330中的第一表面3 上的粘合剂332，从而形成粘合剂和珠子层336。在这些示例中，屏障318可以具有可以基本均勻的厚度338。结果， 粘合剂和珠子层336也可以基本具有厚度338。在结合前，可施加厚度338大于珠子334直径的稍微过量的粘合剂332，从而降低和/或消除可能在结合复合材料零件305和复合材料零件310期间发生的潜在空气缺口。 在结合零件305和零件310期间，零件可以处于真空袋压力或其他压力下，从而挤出过多的粘合剂，同时保持厚度332非常接近珠子334的直径的均勻粘结层。这确保在所有的表面区域上都发生足够的填充。通过以下措施可有助于控制粘结层厚度338，即将屏障318放置在零件305、310中一个上，并且然后，通过使粘合剂/珠子通过屏障318而在零件上施加粘合剂332和可选地施加珠子336，并且修掉/铲掉屏障318上过多的粘合剂。施加器332可以用来通过屏障318将粘合剂332和/或珠子334施加到复合材料零件305的第一表面3 上。施加器322可将过多的粘合剂332和/或珠子334从屏障318去除，从而形成具有基本厚度338的粘合剂和珠子层336。在粘合剂和珠子层336已形成后，屏障318和模板掩模320可以去除。复合材料零件310的第二表面340可以被置于与复合材料零件305的第一表面3 接触。粘合剂和珠子层336内的珠子334可保持粘合剂和珠子层336具有基本厚度338。珠子334可以提供可以将厚度338保持在基本相同的水平的结构元件。如果粘合剂和珠子层336中没有珠子334，在压紧后，厚度338可能在部分区域330中变得不均勻。在不同的有利实施例中，粘合剂332可以从适合在零件304和零件306之间产生结构粘结302的任何粘合剂中选择。在不同的有利实施例中，粘合剂332可以具有粘度，使得当屏障318从粘合剂和珠子层336去除时，粘合剂和珠子层336可保持基本厚度338。在一个有利实施例中，粘合剂332可以被选择以在其未固化状态具有粘度、粘性和表面张力，从而当屏障318去除时，允许适当水平的流动发生。可选择具有或不具有珠子 334的粘合剂332，从而粘住第一表面328，同时保持这样的流动，其将允许粘合剂332在去除屏障318后保持在结构上并且稍微回流。粘合剂332的选择部分考虑粘合剂332的工作时间，所以在施加粘合剂332以及结合复合材料零件305的第一表面3 和复合材料零件 310的第二表面340期间，可保持特性。粘合剂332可以变化，这取决于零件304和零件306的材料。例如但是不限于，当零件304和零件306采取复合材料零件305和复合材料零件310的形式时，粘合剂332可以是适合复合材料部件的粘合剂。如果零件305和/或零件310采取金属或铝零件的形式，不同类型的粘合剂可能是适合的。选择的具体粘合剂可以取决于彼此粘结的零件的材料、期望的粘结的强度以及其他适当的因素。可使用的粘合剂包括例如但不限于，环氧树脂粘合剂、聚氨酯粘合剂、丙烯酸粘合剂以及其他适当的粘合剂。珠子334可以具有尺寸335。尺寸335可以基于厚度338或一些其他期望的厚度选择。珠子334的尺寸355可以大约为厚度338。此外，粘合剂和珠子层336中的珠子334 的量可以改变，这取决于具体的实施方式。珠子334可由从以下至少一种材料中选择的材料组成，即玻璃、金属、陶瓷、橡胶和/或一些其他适当的材料。在这些示例中，珠子334可以是基本不可压缩的。该不可压缩性可期望避免减小厚度338。如此处所使用的，当与一列物品一起使用时，短语“至少其中之一”意思是可使用一个或更多个物品的不同组合，并且可仅需要一列物品中每个物品的一个。例如，“至少物品A、物品B和物品C其中之一”可以包括但是不限于物品A或物品A和物品B。该示例也可以包括物品A、物品B以及物品C，或物品B和物品 C0结构307可以被固化，从而产生结构粘结302。在这些示例中，可执行对于粘合剂和珠子层336的固化，从而在零件304和零件306之间形成结构粘结302。结构307的固化可以使用热源3 执行。热源3 可以是例如但不限于，热板、压热器或一些其他适当的热源。在一些有利实施例中，胎膜板3M可以放置在结构307上用于固化处理。在这些示例中，使用粘结系统316执行的不同操作可以由人操作者342手动执行，和/或由机器人单元 344自动执行。图3中粘结环境300的图示说明无意暗示对可实施不同实施例的方式进行物理或结构限制。在一些有利实施例中，除了或替代图解的部件，可以使用其他部件。也在其他有利实施例中，一些部件可以不必要。例如，在一些有利实施例中，在固化处理期间可以不必要使用胎膜板324。在其他有利实施例中，当复合材料零件310采取补片的形式时，可在复合材料零件310中形成排气孔。排气孔可以有助于挤出被困在粘合剂和珠子层336内的空气。在其他有利实施例中， 结构307可以被装袋用于固化处理。真空袋装或真空袋装和压热器压紧可以有助于将粘结层压紧至珠子334允许的最小厚度。作为另一示例性示例，在一些有利实施例中，屏障318可以放置在第一表面328 上，而模板掩模320放置在屏障318上。在其他有利实施例中，模板掩模320可以是不必要的。在其他有利实施例中，粘合剂332也可以放置在零件306的第二表面340上。在其他示例性示例中，有利实施例可以在零件306的第二表面340上放置催化剂(activator)。催化剂可以引起粘合剂332进入粘合剂332固化或能够被固化的状态。现在参考图4，其根据有利实施例描述了粘合剂的横截面图。在该示例中，零件 400是图3中零件304的一个示例。零件400可以是例如但不限于蒙皮面板或一些其他适当的零件。零件400可以由这样的材料组成，例如但是不限于复合材料、铝、钛和/或一些其他适当的材料。在该示例中，掩模402可以放置在零件400的表面404上。屏障406可以放置在掩模402上。在这些示例中，掩模402可以暴露区域408。粘合剂410可以施加至区域408中的表面404上。 掩模402可以防止粘合剂410被施加或沉积在区域408外部的表面404上的部分412上。 珠子414可以与粘合剂410混合，或单独施加，这取决于具体的实施方式。在这些示例中，屏障406可以具有厚度416。珠子414可以具有直径418。直径 418可以是与厚度416基本相同的值，并且可以在珠子414中的不同珠子之间基本一致。通过使用屏障406，粘合剂和珠子层420可以被施加而具有厚度422，厚度422可以是与区域 408中的厚度416基本相同的厚度。换句话说，屏障406的厚度416可以设置粘合剂410和珠子420层的厚度422。在已去除屏障406后，珠子420可以基本保持厚度422。接下来参考图5，其根据有利实施例描述了具有粘合剂和珠子层的结构的横截面图。在该示例性示例中，零件400的表面404可以被置于与零件502的表面500接触。零件502可以是例如用于零件400的基本平坦的补片或其他修复件。然而，在一些实施例中， 如上所述，零件400可以不平坦。在不同的有利实施例中，可以在箭头504的方向，在零件502上施加力。粘合剂和珠子层420中的珠子414可以减少和/或防止厚度422的减小超过粘合剂和珠子层420的珠子414的厚度。此外，珠子414可以防止粘合剂和珠子层420的区域408中厚度422内的不均勻。在这些示例中，珠子414的形状可为球形。当然，可使用任何形状，这取决于具体的实施方式。在这些示例性示例中，能够避免珠子414之间堆叠的任何形状可以用于珠子 414。在一些有利实施例中，厚度422可大于直径418。通过该类型的实施方式，基于珠子414的直径418，粘合剂和珠子层420可减小厚度506的值，其对应于最终粘结层厚度 338(图 3)。现在参考图6-12，其根据有利实施例描述了图示说明对零件施加粘合剂和珠子的图。图6是根据有利实施例的零件上的掩模的图。首先参考图6，掩模600可以放置在零件 604的表面602上。掩模600可暴露表面602上的区域606。区域606可以是可以在其上施加粘合剂的区域。参考图7，其根据有利实施例描述了零件为粘合剂准备的图。在该示例中，屏障 700已经放置在零件604的掩模600上。结果，粘合剂可以仅通过屏障700到零件604的区域606中的表面602上。现在参考图8，其根据有利实施例描述了图示说明施加粘合剂和珠子的图。在该示例中，粘合剂和珠子800可以通过屏障700施加至表面602。由于掩模600，粘合剂和珠子 800可以仅被施加至区域606。在图9中，其根据有利实施例描述了具有粘合剂和珠子的零件图。在该示例中，在去除屏障700 (未示出)和掩模600 (未示出)后，保留粘合剂和珠子层900。现在，零件604 准备用于连接和/或粘结。现在参考图10，其根据有利实施例描述了图示说明将粘合剂施加至零件的图。在该示例中，零件1000具有放置在表面1004上的屏障1002。粘合剂1006可以通过屏障1002 施加至表面1004。在该示例中，粘合剂1006可以不包括珠子。现在参考图11，其根据有利实施例描述了图示说明从具有粘合剂的零件去除屏障的图。在该图示性示例中，屏障1002已经从零件1000去除。基本均勻的粘合剂层1100保留在表面1004上。在一些有利实施例中，粘合剂层1100可以采取催化剂的形式。现在参考图12，其根据有利实施例描述了图示说明彼此粘结的两个零件的图。在该示例中，零件1000可以靠着零件604放置并被固化，从而形成看起来为粘结层1202的结构粘结1200。零件1000和零件604可以使用加热和加压固化。在该示例中，对于结构粘结 1200，厚度或粘结层可以一致。图6-12中图示说明的不同操作和特征无意暗示对可实施不同有利实施例的方式进行限制。除了或替代图示说明的特征和/或操作，一些有利实施例可以具有其他特征和/ 或操作。此外，在一些有利实施例中，一些特征和/或操作可以是不必要的。例如，在一些有利实施例中，对于零件1000，粘合剂1006可以是不必要的。而在其他有利实施例中，可将屏障700放置在零件604的表面602上，而将掩模600放置在屏障700上。现在参考图13，其根据有利实施例描述了用于粘结零件的过程的流程图。可使用粘结环境，例如图3中的粘结环境300，实施图13中图示说明的过程。该过程可以开始于将掩模放置在第一零件的第一表面上(操作1300)。然后，该过程可以将屏障放置在掩模上，从而形成第一零件的第一表面上的暴露区域(操作1302)。 然后，该过程可将粘合剂和多个珠子通过屏障施加在第一零件的第一表面上，从而形成均勻的粘合剂和珠子层(操作1304)。屏障可以用作水准装置以实现均勻的粘合剂和珠子层。 屏障可以去除，在第一零件的第一表面上留下均勻的粘合剂和珠子层(操作1306)。该过程可以将具有粘合剂和珠子层的第一零件的第一表面置于与第二零件的第二表面接触，从而形成结构(操作1308)。该过程可以固化结构(操作1310)，其后该过程终止。现在参考图14，其根据有利实施例描述了用于粘结零件的过程的流程图。可使用粘结环境，例如图3中的粘结环境300，实施图14中图示说明的过程。
该过程可以开始于在第一零件的第一表面上施加粘合剂和多个珠子，从而形成粘合剂和珠子层(操作1400)。然后，该过程可以将屏障插入粘合剂和珠子层中(操作1402)。 多余的粘合剂可以从屏障的顶部去除，从而形成基本均勻的粘合剂和珠子层(操作1404)。 然后，屏障可以从该基本均勻的粘合剂和珠子层去除(操作1406)。具有基本均勻的粘合剂和珠子层的第一零件的第一表面可以被置于与第二零件的第二表面接触，从而形成结构(操作1408)。然后，该过程可以固化结构(操作1410)，其后该过程终止。可通过许多不同的方式执行图13和图14的流程图中图示说明的过程。在一些有利实施例中，除了或代替图示说明的操作，还可使用其他操作。此外，一些操作可以同时执行。在其他有利实施例中，一些操作可以省略。例如，操作1306可以省略，从而当将第一表面置于与第二表面接触时将屏障和珠子保留在适当位置。在其他有利实施例中，可通过屏障放置粘合剂层，而不在适当位置保留珠子和屏障。例如，在一些有利实施例中，粘合剂也可以施加至第二零件的第二表面。仍在其他实施例中，其中使用具有两种组分的粘合剂，粘合剂的第一组分可以施加至第一零件的第一表面，而粘合剂的第二组分可以施加至第二零件的第二表面；当两个零件被面对面接触放置时，两种粘合剂组分混合。在另一示例中，粘合剂可以不包括珠子。作为另一个示例，可通过施加粘合剂和多个珠子的混合物执行将粘合剂和多个珠子施加到第一表面上。在其他有利实施例中，粘合剂可以施加至第一表面。然后，可以通过屏障将珠子施加至第一表面。因而，不同的有利实施例提供了用于将零件彼此粘结的方法和设备。不同的有利实施例可以提供产生粘合剂层的能力，该粘合剂层可以具有大约为基本期望值的厚度。此夕卜，在粘合剂中使用珠子可以在对零件施加压力期间及其之后，保持均勻粘合剂层具有期望的厚度值。通过一个或更多个有利实施例，可在粘结零件时提供可重复性。在示例性示例中， 可重复性可以包括例如但是不限于一致的结构粘结、一致的强度、一致的设计和认证裕量 (certification margins)，因为使用不同的有利实施例，更可预言零件的结构整体性。这些和可能的其他特征可以提供零件和/或产品的更容易和更快的认证。现在参考图15和图16，其图示说明了例如在飞机中出现的复合材料蒙皮面板 312。在该示例中，蒙皮面板312具有将被修补的局部区域31加。如在此使用的，“修补”、 “经修补”和“正在修补”为其最广泛使用的意义，并且有意包括但是不限于修补、修复、恢复、改进和更改，其或者可将结构恢复至其原始的载重能力和/或规格，或在一个或更多方面提高或改进结构的性能。然而，在此也应注意，虽然公开的实施例图示说明了包括现有蒙皮面板312的修补的应用，但是该实施例也可以用在飞机的最初制造和装配期间，从而形成蒙皮面板312的某些区域，和/或将一个或更多个组件粘贴至蒙皮面板312。因而，如在以下说明和所附权利要求中使用的，术语“补片”被进一步限定为包括被粘结在另一个结构上的各种形式的零件，例如在飞机的最初制造期间被粘结至飞机结构的部件。在图示说明的示例中，区域31 为凹进328a(图16)，其从外部表面328向下延伸，并且穿透蒙皮面板 312的几层312b。在其他应用中，区域31 仅为蒙皮面板312中的变形或“凹痕”，其向下延伸进入一层或几层312b，但是其并不穿透各层。虽然附图中蒙皮面板312被示为基本平坦的，但是蒙皮面板312可以具有一种或更多种轮廓或曲率，在这种情况下，施加至蒙皮面板312的平坦补片314可以符合蒙皮面板312的轮廓或曲率。而且，虽然附图中示出的补片314基本为平坦的，但是在其他实施例中，补片314可以具有其他形状，包括但是不限于弯曲、断面和/或锥形。而且，如上所述，补片314可以是未固化或预固化的复合材料。在一些情况下，例如当需要飞机保持使用，并且避免日程中断重要时，可以有必要在飞机修理库环境外部“现场”执行修补，在飞机修理库环境中可利用专业设备、专业操作和/或熟练维护技工。例如，为了避免日程延误，有必要在飞机停靠在机场停机位的有限时间内执行必要的修补。根据公开的实施例，可由工人，例如仅具有有限的复合材料知识的航线机械师相对快速地执行所需的修补。修补可以开始于修补基本围绕要求修补的区域31 的部分1500(图15)。参考图 17，模板掩模320包括中心开口 320a，其在图示说明的示例中基本为圆形，并且与修补区域 1500同延，然而，其他开口形状也是可能的，这取决于应用。中心开口 320a可以在蒙皮面板 312的表面3 准备期间用作打磨模板，以及用作在需要修补的区域31 上为补片314(图 18)定中心的模板。模板掩模320进一步包括环形的间断穿孔320b，其同心围绕中心开口 320a。环形穿孔320b可以用来标记表面320a上的外部边缘，作为修补过程的一部分，其中漆将被从蒙皮面板312去除。以下将更详细地讨论准备表面328以接收粘结补片314的过程的进一步细节。图18图示说明了适合修补图15-17中所示的蒙皮面板312上的区域31 的补片 314。在该示例中，基本平坦的补片314基本为圆形，并且包括分布在补片314上的多个通孔穿孔3Ha。如下所述，在补片安装过程期间，当补片314被压紧蒙皮面板312的表面328 时，穿孔31 可以允许空气1800如箭头1802所示，从补片314下逸出。期望每个穿孔31 都可具有直径或最大宽度“《”，其足够大，从而也允许过多的粘合剂1804从补片314下逸出ο现在参考图19，补片314可以包含多层314b的预固化复合材料。在其他实施例中，补片314可以不被固化。补片314被粘结至覆盖在区域31 上的蒙皮面板312，区域 312a将通过形成具有受控厚度338的粘结层337的粘性粘合剂层336修补。如在此使用的，“粘性”涉及这样的事实，即粘合剂336可伸展，并且可随着对其施加力而进行某种程度的流动。粘合剂层336可以是快速固化类型的粘合剂，其通过选择其未固化状态的预定的粘性、粘度和表面张力特性而被特制用于特定的应用。粘合剂336的粘性和粘度应该使得在完成补片安装过程期间，其将粘贴至蒙皮面板312和/或补片314，而仍保持可流动。粘合剂可以包括上述珠子334和/或屏障318 (参考图幻。屏障318和/或珠子 334起垫片339的作用，其具有基本对应于粘结层337的期望厚度338的厚度。在其他实施例中，屏障318可以用来将粘合剂332施加至期望粘结层337的受控厚度338，然后，在施加补片314之前，可以去除屏障318，在该情况下，保留的珠子334帮助控制粘结层337的厚度 338。粘合剂332和珠子334的层336基本填充正在被修补的区域31加，包括蒙皮面板312 中的凹进328a(图16)。在其他实施例中，区域31 可以用具有不同于粘合剂332的组分的组分的适当填充剂(未示出)填充，并且然后用粘合剂332覆盖。被施加至补片314和/或蒙皮面板312的粘合剂的量可根据具体的应用而变化， 包括要求修补的区域31 的尺寸和深度。当接近精确的粘合剂332的量被施加，并且基本均勻地分布在修补区域31 上时，随着压紧补片314，可能有少量或没有多余的粘合剂 332通过穿孔31 被挤出。在该情况下，由于粘合剂332自身在补片314下重新分布以平坦粘合剂332的高和低区域并且填充气穴，仅(来自气穴的)空气被排出。然而，在其他情况下，即施加了超过正确数量的粘合剂332时，可能使用对通过穿孔31 被挤出的多余粘合剂332的位置和/或数量的观察作为引导，从而确定实现期望粘结的条件是否已满足。 在任何情况下，穿孔31 都可帮助允许粘合剂332在补片314下以这样的方式重新分布， 即粘合剂基本接触补片314的整个区域。修补技工对通过穿孔31 被挤出的多余粘合剂 332的观察可以被用来帮助确定，任何气穴已经基本被消除，并且帮助确定粘合剂332基本接触补片314的整个区域。现在参考图20和图21，其图示说明了放置在补片314上的胎膜板324，准备用来将补片314向下压紧到蒙皮面板312的表面3 上。根据公开的实施例，环形反胎膜板2000 形式的垫片放置在胎膜板3M和蒙皮面板312的表面3 之间，靠近胎膜板3M的外部周界 2002，以便将胎膜板3M支持在其外部周界2002。反胎膜板2002的内部边缘2004在补片 314的外部周界2006外部稍微径向间隔。反胎膜板2000具有基本等于补片314的结合厚度3Hc和粘结层337的期望厚度338的厚度“t”。在图示说明的示例中，啮合蒙皮面板312 的表面328的反胎膜板2000的底部表面2012(图20)被示为平坦的，然而，底部表面2012 可具有其他形状或轮廓，其经选择从而匹配蒙皮面板312的表面328的形状/轮廓。在图示说明的示例中，反胎膜板2000具有连续环的形状(参考图21)，然而也可能有其他形状。 例如，反胎膜板2000的外部周界可为正方形。在任何情况下，通常都期望胎膜板3M和反胎膜板2000具有基本匹配的印记。而且，在其他实施例中，反胎膜板2000可包含两个或更多个连续或间隔的零件部分(未示出)，其将胎膜板324的外部周界2002支持在补片314 周围的多个位置。反胎膜板2000起这样的作用，即对胎膜板3M在补片314的外部周界2006附近向补片314施加的力起反作用。通过支撑胎膜板3M的外部周界2002，反胎膜板2000可减少或防止胎膜板324的严重倾斜、歪斜和/或弯曲。由于控制在补片314的外部周界2006 的该力，被施加至胎膜板324的力2010基本地在补片314的整个区域上基本不变。因此， 可以避免胎膜板3M在补片314的外部周界2006附近施加更大的力(由于弯曲、倾斜、歪斜等等)的趋势，否则其将引起粘结层337在补片314的外部周界2006附近逐渐变薄。因此，在压紧过程期间，粘结层337的厚度338可以在补片314的整个区域上基本保持不变。 另外，当被留在补片314和蒙皮面板312之间时，反胎膜板2000起到垫片的作用，与上述屏障318提供的功能类似，其将粘合剂332的压紧限制在期望的粘结层厚度338(图幻。因而，在一个实施例中，屏障318可以用作第一垫片，从而控制被施加至蒙皮面板312或其他结构的粘合剂332的厚度和均勻性。在那些施加粘合剂332层336后就去除屏障318的应用中，反胎膜板2000可以用作第二垫片，其在压紧过程期间，将粘合剂层336的压紧限制在期望的粘结层厚度338。图22图示说明了可以用来在现场应用中加热和压紧补片314的装备的实施例。热袋326a形式的热源3 (图幻放置在胎膜板324的顶部，并且压紧器2200定位在胎膜板 324和热袋326a上。压紧器2200可以包括一系列吸气装置2202，其可释放地在蒙皮面板 312的表面3 上安装压紧装置2200。热袋326a施加固化粘合剂层336所需的热，而压紧器2200向胎膜板3 施加将补片314压紧蒙皮面板312的表面3 所需的力。其他形式的便携式压紧装置可以用来向补片314施加必需的压紧力。例如，真空袋组件(未示出) 可以装配在热袋3^5a、胎膜3M和补片314上，然后，其可以被密闭至蒙皮面板312的表面 328。可替换地，取决于补片314在蒙皮面板312上的位置，压紧装置可以包含简单的重物 (未示出)，其依靠重力向补片314施加必需的压紧力。现在参考图23，其大体上图示说明了修补结构上的区域31 的方法的步骤，例如上述复合材料蒙皮面板312。本方法开始于步骤2300，在步骤2300中例如蒙皮面板312的结构准备接收粘结补片314。准备结构可以包含去除可能阻止补片314与结构的表面齐平放置的任何突出材料。突出材料可以通过修剪加工或砂纸打磨去除，但不限于此。步骤2300 还包括将模板掩模320(图17)放置在结构上，并且标记在粘结过程前可能去除漆和其他表面涂层的区域的外部边界320b (图17)。模板掩模320还可以用作在步骤2300期间的表面材料去除引导。适当的溶剂可以用作为步骤2300的一部分，以便清理污染的结构表面，包括打磨灰尘。然后，在步骤2302，准备适当的补片314，其中预固化加倍器(314)按尺寸和形状选择和剪切，从而合适地适配在修补区域31 上。在步骤2304，模板掩模320可以放置在蒙皮表面上，并且例如由胶带保持在适当位置。在步骤2306，屏障318可以放置在准备的表面上，覆盖在模板掩模320上，准备施加粘合剂。在步骤2308，可选地，以上讨论的珠子334可以混合到粘合剂332的至少一种组分中，并且在步骤2310，粘合剂332的组分部分混合在一起，从而形成相对快速干燥/固化的粘结粘合剂。在一些实施例中，粘合剂332可以仅包含一种组分，在该情况下，珠子334 可以被混合到单一组分中。然后，在步骤2312，可选地包含珠子334的粘合剂层332可以使用施加器322分散在准备的蒙皮表面3 上，和/或分散至补片314，该施加器322可以包含例如但是不限于可以用来实现预定的粘合剂厚度的齿状铲(未示出)。在使用两种组分的粘合剂的一些应用中，一种组分可以分散在蒙皮表面3 和补片314其中之一上，而另一种组分可以分散在蒙皮表面和补片314其中另一种上。在使用可选屏障318的那些应用中，可以施加比最终所需稍微更多的过量粘合剂，以便降低气穴的可能性，因为屏障318可以用来控制粘合剂层336的最终厚度。齿状铲可以用来在结构表面3 和补片314上均勻地分散粘合剂，然而在使用屏障318的那些应用中，非齿状铲(未示出)也可以用来在结构表面3 上分散粘合剂332，并且强迫其通过屏障318。模板掩模320可以用来控制施加至结构表面328的粘合剂层336的形状和位置。在此应注意，模板掩模320和屏障318可以结合为单一组件，并且使用已知的照相平版印刷技术制造。在步骤2314，使用模板掩模320将补片314中心定位在修补区域31 上，并且使用模板掩模320作为定位并且居中补片的引导，用手将补片314施加至结构表面328。在步骤2316，安装反胎膜板2000，然后在步骤2317，剥离层(未示出)可以放置在补片314和反胎膜板2000两者上。接下来，如步骤2318所示，可以安装胎膜板324。在步骤2320，可在胎膜板3M上放置适当的加热源326，例如热袋326a (图22)，并且可将其激活。热袋326a可以是自容包，例如化学热袋，其通过破坏易碎密封(未示出)和捏该包直到包中所含的化学物质变厚并且通过放热反应产生热而被激活。在一些应用中， 可使用在室温下固化的粘合剂332，在该情况下，可以不需要热袋326a或类似的热源。接下来，在步骤2322，通过几种方法中的任何一种方法将压力施加至热袋3^a、胎膜板3M和补片314的组合。例如，真空压紧单元2200可以放置在补片314上，并使用吸气杯2202固定于表面328。压紧单元2200可以包含真空单元，当被激活时，该真空单元在修补区域上抽真空，这引起向下的力被施加至胎膜板324，该向下的力进而使补片314向下靠紧结构的表面 328。可替换地，真空袋组件(未示出)可以安装在修补区域上，并且被密封至蒙皮面板的表面，然后可在真空袋组件中抽真空，从而向补片314施加压力。最后，如上所述，在一些应用中，可以通过在胎膜板3M上放置重物(未示出)而向补片314施加必需的压力。当最初将补片314施加至结构表面328时，气穴(未示出)可以存在于粘合剂层 336内部，或者在粘合剂层336和补片314之间。这些气穴中的一个或更多个可以由于以下情况引起，即粘合剂层336的厚度存在轻微变化，这产生粘合剂中的高或低点。随着胎膜板 324向补片314施加压力，穿孔31 (图18)允许空气以及多余的粘合剂1804从补片314 逸出或“挤出”，因此允许粘合剂均勻分散至基本均勻的预定厚度338。珠子334和/或屏障318起垫片339的作用(图19和20)，从而帮助保持期望的粘结层厚度338。随着通过胎膜板324向补片314施加压力，反胎膜板2000起垫片的作用，其对在补片314的外围2006附近施加的力起反作用，使得施加在补片314的整个区域上的压力可以基本均勻。此外，随着在压紧和固化过程期间将压力施加至补片314，珠子334和/或屏障318起垫片339的作用，从而部分对施加的力起反作用，其引起粘结层337的期望厚度 338。现在参考图M，其以方框图的形式图示说明了预包装的修补套件MOO的部件，该修补套件可以由技术人员用来在现场相对快速地执行复合材料蒙皮面板或类似结构的修补。套件M可以包括预配置的加倍器补片314、预测量数量的珠子334、网状屏障和/或垫片318、模板掩模320、例如齿状铲322的粘合剂施加器、包括预测量数量的多个起反应部分33h、332b的粘结粘合剂332、用于固化粘合剂的热袋326a、用于向补片施加压力的压紧装置2200、可用于置换以前去除的蒙皮表面上的任何漆的漆置换膜M0、以及执行上述修补所需的任意数目的另外的供应品2402，例如清洁供应品、溶剂、手套、隔离膜等等。套件 2400可以包括比上述这些更多或更少的部件。现在参考图25 J6和27，其图示说明了可以用来实施上述公开方法的替换形式的垫片沈00。垫片沈00具有基本对应于期望粘结层厚度338的高度沈16(图27)。在该示例中，垫片2600包含通过圆周间隔、径向延伸的辐条沈06连接的外部垫片环沈02和内部垫片环沈04。虽然在图示说明的示例中示出两个环沈02、2604，但是可以使用多于2个环， 这取决于应用。在一些应用中，也可能仅使用单个环2602。每个环沈02、2604和辐条沈06都具有开口侧沈12，其允许粘合剂(未示出)如箭头沈08所示在轴向以及如箭头沈010所示在横向自由穿过其中。环沈02、2604之间的径向间隔“R”可随着应用而变化。垫片2600可由任何适当的材料构成，包括但是不限于提供足够结构刚性的金属和聚合物，使得当在压紧期间向补片314施加压力时，垫片沈00保持基本不可压缩(图27)。在图示说明的示例中，环沈02、2604以及辐条沈06由如图沈所示的圆形横截面的线状圆柱形元件2614形成，然而，其他形状也是可能的。如图27中最佳可见，垫片沈00在补片314上的多个位置提供轴向支撑，随着补片314被压紧，其在补片314 和蒙皮面板312之间保持对应于期望的粘结层厚度338的间隔。
图观、四和30图示说明了另一形式的垫片观00，其包含多个单独的细长垫片元件 2802，细长垫片元件观02每个都具有基本对应于粘结层厚度338的高度“H”(图观)。垫片元件观02可以是柔性的，并且可以由任何适当的基本不可压缩的材料形成，例如但是不限于聚合物或金属。例如，单独的垫片元件观02可以从一段长度的单丝纤维切割。在其他实施例中，每个垫片元件观02都可以包含通过几种已知技术中的任何一种而集合或捆绑在一起的多个细丝或纤维。例如，垫片元件观02可以包含碳纤维束。单独的垫片观02可以在覆盖将被修补的部分1500的蒙皮面板3 上放置成基本平行、间隔隔开的关系。每个元件的末端观04可以按尺寸修剪。然而，可期望修剪元件观02的末端洲04，使得其与修补部分1500的外部边缘向内间隔。图30图示说明了插入补片314和蒙皮面板312之间起支撑作用的垫片元件观02，其基本在补片314的整个区域上保持期望的粘结层厚度338。现在参考图31，其图示说明了垫片3100的另一实施例，其可以形成补片314的整体部分。垫片3100包含多个圆周间隔的弯曲段3108，其形成分别布置在内环3102和外环 3104中的垫片元件。每个段3108都具有基本对应于期望的粘结层厚度338(图30)的高度 3110。段之间的间隔开的开口 3106允许粘合剂通过垫片3100横向穿过补片314的底部表面3112流动，从而实现均勻的粘结层厚度338 (见图30)。在补片314由复合材料形成的那些情况下，单独的段3108可以包含被放置在补片314中的基本不可压缩的插入物，或在补片314中整体形成的相对窄的插片。图32图示说明了垫片3200的另一实施例，其包含基本不可压缩的销3202形式的多个垫片元件。每个销3201都具有基本对应于期望的粘结层厚度338 (图30)的高度3204。 销3202可以集成在补片314的底部表面3112中，或者可以与补片314分离。销可以以规则或不规则的图案均勻或不均勻地分布在补片314上。图33图示说明了使用销3202作为插入补片314和蒙皮面板312之间的单独垫片，其基本在补片314的整个区域保持期望的粘结层厚度338。图34图示说明了类似于图28和图四的实施例的另一实施例，但是其中，垫片元件观02以径向图案布置在修补区域1500中，从区域31 向外发散。在该实施例中，在可从补片314下将多余的粘合剂挤出的压紧期间，垫片元件观02的径向布置可以帮助使多余粘合剂(未示出)朝着修补区域1550的外部边缘的运动形成沟流。图35图示说明了另一实施例，其中以线性突出或突起的形式提供垫片元件3502， 其可以形成在复合材料补片3500上，复合材料补片3500可以可选地在其中具有多个穿孔 3504。如上结合图18所述，穿孔3504可以允许在压紧过程期间空气和/或过多的粘合剂渗出。垫片3502可以相对短，并且可以沿在穿孔3504之间延伸的平行间隔开的轴3506大概对齐。垫片元件3502之间的距离、其长度及其方向可以变化，这取决于应用。在一些应用中，垫片元件3502可以不对齐，并且可以随意取向。图35中的垫片元件3502可以包含铸进补片3500中的环氧树脂，或者可以是与补片3500同固化的碳或玻璃纤维(束)加固聚合物。垫片元件3502可以包含其他纤维材料，例如每个都由许多小直径的单丝纤维形成的预浸束。图35所示的垫片元件3502可以用在没有穿孔3504的补片上。图36示出类似于图35所示的穿孔补片3500的另一实施例，但是其示出垫片元件 3502具有任意取向。线状垫片元件3502可以包含未固化的突出材料，例如碳或玻璃纤维加固聚合物，当补片3500被粘结至另一结构(未示出)时，其与补片3500同固化。
现在参考图37，其图示说明了穿孔补片3500，其具有分布在补片3500的表面上的突出突起3700形式的垫片元件。在该实施例中，垫片元件3700可以包含珠子，其被部分植入补片3500中并且然后与补片3500 —起被固化。可替换地，垫片元件3700可以包含短长度的碎碳纤维加固聚合物，其与补片3500同固化，或者其相对于补片3500处于未固化状态，并且然后与用于将补片3500粘结至结构的粘合剂同固化。虽然附图中突起3700被示为具有圆形外形，但是其他几何图形也是可能的，例如但是不限于截顶圆锥形(未示出)。图39图示说明了另一实施例，其中类似于参考图35和图36所述的那些元件的线状垫片元件3900以旭日形图案3902(为了清晰，在图38中仅示出其中之一)布置在每个穿孔3504周围。穿孔3504周围的垫片元件3900的径向布置可以辅助引导多余粘合剂朝着穿孔3504运动，其中在压紧处理期间，粘合剂可以通过穿孔从补片3500下被挤出。已为了图解和说明的目的提出了不同有利实施例的说明，但是无意详尽或限于公开形式的实施例。许多更改和变化对本领域普通技术人员来说是显而易见的。虽然已关于飞机描述了不同的有利实施例，但是其他的有利实施例可以应用于其他类型的平台。例如但是不限于，其他的有利实施例可以应用于移动平台、固定平台、陆基结构、 水基结构、空基结构和/或一些其他适当的对象。更特别地，例如但是不限于，不同的有利实施例可以应用于潜艇、公共汽车、人员输送车、坦克、火车、汽车、空间太空船、站、人造卫星、水面舰艇、发电厂、水坝、制造设备、建筑物和/或一些其他适当的对象。例如，不同的有利实施例可以适合粘结物体的木头部分，例如包括木头部分的建筑物、船和/或一些其他物体。此外，与其他有利实施例相比，不同有利实施例可提供不同的优点。选择和描述了所选实施例以便最好地解释实施例的原理、实际应用，并且使本领域其他普通技术人员理解各种实施例的公开具有适合考虑的具体应用的各种更改。
权利要求
1.一种修补结构的区域的方法，其包含 准备补片；在所述结构和所述补片之间放置粘性粘结粘合剂层； 使用垫片控制所述粘合剂层的厚度；以及将所述补片压紧所述结构。
2.根据权利要求1所述的方法，其中使用所述垫片包括将所述垫片放置在所述补片和所述结构其中之一上，以及放置粘性粘结粘合剂层包括通过所述垫片将所述粘合剂施加至所述补片和所述结构其中之一。
3.根据权利要求2所述的方法，其进一步包含在所述补片压紧所述结构之前，从所述补片和所述结构其中之一去除所述垫片。
4.根据权利要求1所述的方法，其中使用所述垫片包括在所述补片和所述结构之间放置所述垫片，从而随着所述补片压紧所述结构，限制所述粘合剂的压紧。
5.根据权利要求1所述的方法，其中使用所述垫片包括 在所述结构上围绕所述补片放置垫片，以及使用所述垫片限制所述补片对所述结构的压紧。
6.根据权利要求1所述的方法，其中使用所述垫片包括，以彼此间隔开的关系，将多个细长的垫片元件放置在所述结构和所述补片之间。
7.根据权利要求1所述的方法，其中准备所述补片包括形成与所述补片一体的所述垫片。
8.根据权利要求1所述的方法，其中准备所述补片包括，在所述补片中形成多个穿孔， 随着压紧所述补片，所述穿孔允许空气从所述补片下逸出。
9.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含随着压紧所述补片，限制施加至所述补片的外围部分的压力。
10.一种修补结构的区域的套件，其包含补片，其适合位于所述修补区域上，并且被压紧所述结构； 粘性粘合剂，其用于将所述补片部件粘结至所述结构；以及垫片，其用于控制用来将所述补片粘结至所述结构的粘合剂层的厚度。
11.根据权利要求10所述的套件，其中所述补片为固化纤维加固聚合物复合材料。
12.根据权利要求10所述的套件，其中所述垫片包含基本不可压缩的屏障，所述粘合剂可以穿过所述屏障。
13.根据权利要求10所述的套件，其中所述垫片与所述补片形成一体。
14.根据权利要求10所述的套件，其中所述垫片包含预测量数量的基本不可压缩的珠子，其适合被混合在所述粘合剂中。
15.根据权利要求10所述的套件，其中所述垫片包含多个细长纤维，每个细长纤维都适合被放置在所述补片和所述结构之间。
全文摘要
补片用于修补结构的区域。该补片通过粘合剂层被粘结至结构，并且可以具有穿孔，从而允许空气和/或多余的粘合剂渗出。放置在补片和结构之间的垫片被用来控制粘合剂和/或粘结层的厚度。
文档编号B29C73/10GK102574339SQ201080039410
公开日2012年7月11日 申请日期2010年8月4日 优先权日2009年9月4日
发明者A·阿克德恩兹, D·M·安德森, J·斯波尔丁, M·W·伊文斯, S·布兰查德 申请人:波音公司