树脂注入的一体式复合桁架结构的制造_3

文档序号:9362700阅读:来源:国知局
模36的真空袋58加热,以致使树脂固化成变硬状态。然而,也可在没有热的情况下执行固化工艺56。在固化工艺期间,可将注入树脂的织物溶合在一起成为单个单元,以得到具有集成为一体式的第一面板12、第二面板14和桁架元件18的复合桁架结构10。
[0056]在从真空袋58中取出固化的复合桁架结构10之后,可使用工具从复合桁架结构10去除芯棒24,或者可从复合桁架结构10手动拉出或推出芯棒24,如图16中所示。另选地,如果芯棒24是可溶的芯棒,则通过用溶剂60处理芯棒24来溶解芯棒24,该溶剂60能够溶解芯棒24而不会明显干扰复合桁架结构10的完整性(参见图17)。作为一种可能性,如果芯棒24是水溶性的,则溶剂60可以是水,但是还可使用其它合适的溶剂。应注意的是,使用可溶芯棒可提高从复合桁架结构去除芯棒24的便利度,所述复合桁架结构具有倾斜的面板(例如,参见图3)和/或以其它方式闭合的布置,在所述以其它方式闭合的布置中,会因面板而妨碍触及芯棒24。
[0057]所得到的复合桁架结构10可被形成为较大面板62,面板62可根据需要被切片或切割以得到所需数量的单体部件64,如图18中示意性示出的。就这点而言,可根据需要按照部件64的尺寸以及部件的所需数量来缩放面板62的尺寸。如应该理解的,与单独模制部件64形成对照,通过从较大面板62切割出部件64,可显著提高部件64的制作速率。
[0058]图19总结了在制造具有复合桁架结构10的部件的过程中可涉及的步骤。从第一框70开始,一个或多个芯棒24可装有干燥织物管26,以得到所需数量的装有织物的芯棒28,如图4中示出和以上描述的。用可用的装有织物的芯棒28,可根据框72制备干燥织物模36。框72可包含:1)将第一干燥织物层38放置在工具40上(框74/图5),2)将第一层装有织物的芯棒28放置在第一干燥织物层38上以形成波纹表面44(框76/图6和图7),3)将第二层装有织物的芯棒28放置在第一层装有织物的芯棒28上(框78/图8),4)将第二干燥织物层50放置在装有织物的芯棒28上(框80/图10)。然而,通过在框80之前根据需要重复框76/78,可在头两层上堆叠附加层装有织物的芯棒28 ( S卩,不止两层)(参见图9)。如果使用不止两层的装有织物的芯棒28,则可将第二干燥织物层50放置在多层装有织物的芯棒28上(参见图12),或者可将一个或多个第二干燥织物层50放置在多层装有织物的芯棒之间的所需位置(参见图13)。另外,可使用单层装有织物的芯棒28来模制桁架元件18,在这种情况下,可不需要框78。还要注意,在最终产品中只需要单个面板的情况下,可不需要框80。可选地,框72还可包含将一个或多个填料54插入干燥织物模36中留有的任何间隙52中(框82/图14)。
[0059]根据下一个框84,可通过树脂注入工艺55用树脂注入干燥织物模36,如以上详细描述的。然后,根据下一个框86,可固化树脂注入的成型织物,以得到形成为大面板62的复合桁架结构10(也参见图15)。然后,可通过工具辅助去除、手动去除、或通过用溶剂进行处理(如果芯棒24可溶)来从复合桁架结构10去除芯棒24 (框88/图16至图17)。最后,可将复合桁架结构10切片或切割成具有所需尺寸的单体部件64 (框90/图18)。在一些情况下,从面板62切割出的部件64可形成较大完整部件的一些部分,使得部件64可进一步与另外的部件组装在一起,以得到完整部件。
[0060]工业实用件
[0061]总之,因此可明白,本文中公开的技术在各种环境下具有工业可应用性,这些环境包括而不限于制造用于航天航空应用或其它工业应用的复合桁架结构。本文中公开的复合桁架结构可具有与现有技术的蜂窝状硬化复合夹层结构相当的强度,但它们是用少得多的步骤制造的。尤其是,通过使用芯棒将干燥纤维织物模制成复杂桁架结构的形状,允许应用单个树脂注入步骤和单个固化步骤来提供溶合的、一体式复合结构。以此方式,避免了作为现有技术的预浸渍制造方法的特性的多个固化阶段和压实步骤,并且可显著提高获得用于各种工业应用的复杂复合桁架结构的便利度和效率。此外,虽然可以想到使用碳织物预浸物替代干燥织物材料来制造本文中公开的非柔性复合桁架结构,但通常可用的预浸物材料只是平坦板(而非管),以致覆盖桁架元件状的芯棒会需要包裹类型的工艺,在这个工艺中,芯棒在碳预浸物层中卷起并且在边缘重叠。结果,这种替代方法会容易起褶皱并且可需要用额外的热压实步骤来平滑碳预浸物层中的接合处和/或褶皱。相比之下,本文中公开的方法采用干燥织物编织管,干燥织物编织管可在芯棒上被压缩和拉伸以得到紧密配合,而不需要进行热压实。另外,用干燥纤维织物模制复合桁架会是更有成本效益的方法,因为碳预浸物通常比干燥纤维织物更贵。可预期的是,本文中公开的技术可在大范围的领域中(诸如而不限于航空航天应用)寻求到广泛的工业应用性。
[0062]总结
[0063]另外,本公开包括根据以下条款的实施方式:
[0064]1、一种制造具有芯的复合桁架结构的方法,所述芯带有多个桁架元件,该方法包括:
[0065]通过包括以下步骤的方法制备干燥织物模:
[0066]将第一干燥织物层放置在具有非波纹表面的工具上,以及
[0067]将第一层装有织物的芯棒放置在所述第一干燥织物层上,以形成波纹表面,各所述装有织物的芯棒都包括包裹芯棒的干燥织物管;
[0068]用树脂注入所述干燥织物模;以及
[0069]固化所述树脂,以得到所述复合桁架结构。
[0070]2、根据条款I所述的方法,其中,制备所述干燥织物模还包括:通过将第二层装有织物的芯棒中的各装有织物的芯棒都定位在所述波纹表面中形成的相应的一个凹槽中,而将第二层装有织物的芯棒放置在第一层装有织物的芯棒上。
[0071]3、根据条款2所述的方法,其中,制备所述干燥织物模还包括:将第二干燥织物层放置在所述第二层装有织物的芯棒上。
[0072]4、根据条款2所述的方法,其中,制备所述干燥织物模还包括:
[0073]将一个或多个附加层装有织物的芯棒放置在第二层装有织物的芯棒上;以及
[0074]将第二干燥织物层放置在第一层、第二层或附加层装有织物的芯棒中的一个或多个的上方。
[0075]5、根据条款3所述的方法,所述方法还包括通过在所述芯棒上拉动所述干燥织物管或者通过在所述芯棒上编织所述干燥织物管来制备各装有织物的芯棒。
[0076]6、根据条款3所述的方法,所述方法还包括在固化所述树脂之后从所述复合桁架结构去除所述芯棒,以得到所述复合桁架结构。
[0077]7、根据条款6所述的方法,其中从所述复合桁架结构去除所述芯棒包括用溶剂处理所述芯棒。
[0078]8、根据条款6所述的方法,所述方法还包括将所述复合桁架结构切成多个单体部件。
[0079]9、根据条款6所述的方法,其中,用树脂注入所述干燥织物模包括:
[0080]将真空袋放置在所述干燥织物模上;
[0081]抽空所述真空袋;以及
[0082]将所述树脂吸入所述真空袋,以用树脂注入所述干燥织物模。
[0083]10、根据条款6所述的方法,其中,制备所述干燥织物模还包括将填料插入所述干燥织物模中的各间隙中。
[0084]11、根据条款6所述的方法,其中,各装有织物的芯棒都具有顶部和底部,其中,将第一层装有织物的芯棒放置在所述第一干燥织物层上包括将各装有织物的芯棒的底部都放置成接触所述第一干燥织物层。
[0085]12、根据条款11所述的方法,其中,将第二层装有织物的芯棒放置在第一层装有织物的芯棒上包括将第二层装有织物的芯棒中的各装有织物的芯棒的顶部都放置成接触形成在波纹表面上的相应的一个凹槽的底部。
[0086]13
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