用于固化具有内腔的复合装料的设备和方法_2

文档序号:9557711阅读:来源:国知局
0和通气螺栓上,然后被固定至固化工具15。这样,真空袋25将为复合装料10、为柔性可膨胀气囊55、为气囊端配件200并为通气螺栓300的顶部提供真空覆盖。重要的是,在该气囊系统构造中,在真空袋25内不需要通气孔以在柔性可膨胀气囊55内提供外部压力。柔性袋25适于与用于排空柔性袋25的合适的真空源145联接。
[0035]现在参照图2,可以采用所公开的气囊系统和固化方法来固化具有一个或多个内腔的各种几何形状的多种复合树脂部件。例如但并不限于,可以在制造纤维增强复合树脂纵梁20中使用所公开的气囊系统和方法。在一个优选布置中,该纵梁20可以包括多层预浸渍层压体。在该所示的布置中,纵梁20包括形成纵梁内腔45的帽段40、一对横向延伸的凸缘段50以及在固化期间与凸缘段50共固化在一起的大致平坦的蒙皮段52。如本领域技术人员将认识到,替代的纵梁几何形状也是可行的。
[0036]图3至图11分别示出了制备用于使图2所示的纵梁20固化的图1所示的设备的相继阶段。具体参照图3,固化工具15包括任何合适的材料。例如,对于某些应用,合适的固化工具材料可以包括诸如因瓦合金的镍铁合金。可替代的是,固化工具可以包括复合材料。在固化工具包括复合工具的情况下,可以使用螺纹嵌件以将通气螺栓螺接固定于固化工具。
[0037]在该所示的布置中,固化工具15限定了至少一个装料腔45,并且该装料腔可以与一对横向延伸的凸缘段工具面70—起限定帽段工具面65。在一个优选布置中,工具面65、70被构造成分别匹配图2所示的纵梁20的帽段40和凸缘段50的相应几何形状。固化工具15进一步包括包围内腔45的大致平坦的上工具表面80。该固化工具进一步限定了位于内腔45的一端的壁结构82、以及从壁结构82延伸的大致平坦的端段95。该大致平坦的端段95限定了工具孔98。在一个优选布置中,该工具孔98从端段95的顶面100延伸至端段95的底面102。在一个优选布置中,该工具孔98可以被构造成接收诸如参照图1所论述的通气螺栓300的通气螺栓。另外并且如所示的,内腔45的第一端在47处敞开,并且该敞开端定位成与工具孔98的位置基本相邻。
[0038]如下面将论述的,固化工具15可以用于组装复合纵梁装料,并使所组装的装料在高压釜35内部固化,如参照图1总体论述的。尽管所示的固化工具15包括适于匹配纵梁20的特征的几何形状,但如本领域技术人员将认识到的,根据应用以及待固化的具体复合部件装料,固化工具15以及包括柔性可膨胀气囊55、气囊端配件200和通气螺栓300的气囊系统60可以与具有任何多种其它几何形状的固化工具一起使用。仅作为一个实施例,可以在用于沿芯棒同时共固化多个纵梁的系统中使用这样的固化工具和气囊系统。
[0039]现在参照图4,可以通过将复合纵梁装料10铺设或放在固化工具15上而将其支撑在高压釜内。在该所示的布置中,纵梁装料10包括填充内腔45并与工具面65(见图3)接合的帽12,以及分别与工具面65接合的一对横向延伸的凸缘14。在一个优选布置中,纵梁装料10可以被铺设在单独的铺设工具(未示出)上然后被转移至固化工具15。在替代的优选布置中,根据部件装料10的几何形状和/或复杂性,可以将纵梁直接铺设在固化工具15上。
[0040]在已将纵梁装料10放在固化工具15中之后,可以使包括柔性气囊55、气囊端配件200和通气螺栓的气囊系统60可操作地联接至固化工具15。在一个优选布置中并且如这里将更详细地描述,柔性气囊55可以被插入工具的内腔45中,使得气囊端配件200位于工具孔98之上且气囊端配件200插入内腔45的敞开端47中。在该位置,气囊端配件200将局部位于柔性气囊55内。
[0041]例如,图5示出了可以与气囊系统60 (例如参见图7) —起使用的气囊端配件200的一个布置。如所示,在一个优选布置中,气囊端配件200包括第一斜面部210和第二矩形部220。第一斜面部210可以包括从气囊端配件的第一表面或底面230朝气囊端配件的第二表面或顶面250延伸的斜面212。此外,该第一斜面部210限定了在第一表面230与第二表面250之间延伸的螺栓孔260。在该所示的布置中,螺栓孔260包括在顶面250附近的第一孔段262以及位于第一孔段262下方的第二孔段264。如所示,第一螺栓孔段的直径与第二螺栓孔段的直径不同。具体地,第一螺栓孔段的直径大于第二螺栓孔段的直径。这样的螺栓孔构造的一个优点在于,允许使用诸如空心螺栓(例如班卓配件或班卓螺栓)的通气螺栓。与当前公开的气囊系统一起使用这样的螺栓的一个优点在于其承受高压力施加的能力,例如在固化步骤期间将复合装料支撑在高压釜内时的过程中通常经受的高压。
[0042]另外,也可以沿着螺栓孔260的底面230设置提供平滑且平坦的表面的锪面或机加工特征部266。该机加工特征部266可以被构造成,当气囊端配件200安装至固化工具时,例如当气囊端配件200安装至图3至图4的固化工具15的大致平坦表面段95时,接收第一压力密封构件(例如,图6C的第一密封构件150)。以类似的方式,第一孔段262的底面261也可以被构造成接收第二压力密封构件160 (例如,图6D的密封构件160)。
[0043]例如,图6C示出了第一压力密封构件150,并且图6D示出了第二密封构件160。在一个优选布置中,这样的压力密封构件150可以呈弹性体密封圈或可压缩0型圈的形式。在另一优选布置中,压力密封构件150可以呈内侧包含有0型圈的金属垫圈的形式,作为诸如由加利福尼亚的Rubbercraft of Long Beach提供的Duo-Seal衬垫的衬垫。在安装时,这样的压力密封构件可以被压缩在通气螺栓300和端配件200之间以及端配件与工具15的平坦段95之间,以密封并因而在压力通道390内适当地包含外部压力(例如参见图11)。
[0044]在一个优选布置中,设置在机加工特征部261中的第一压力密封构件160包括金属垫圈,在该金属垫圈的内周161上包含有0型圈,如图6D所示。在一个优选布置中,设在第一孔段262的底面261处的第二压力密封构件包括弹性体密封圈。也可以使用替代的压力密封构件构造。
[0045]气囊端配件200进一步限定了水平孔280。如所示,水平孔280沿着端配件200的第二部分220从第二孔段264朝向第二部分220的壁段290水平地延伸。这样,螺栓孔264(8卩,第二孔段)和水平孔280定位成彼此流体连通。而且如所示的,端配件200的第二端220包括基本矩形形状,其整体高度HSP 272略小于端配件的第一端的整体高度Hfp 270。第二部分220的较小高度的一个原因是允许气囊的内部操作联接至或附接至该矩形端部220的外表面275。如本领域技术人员将认识到的,也可以使用高度HSP 272、Hfp 270的不同构造。例如,在一个替代布置中,高度HSP 272可以等于或大于高度Hfp 270。
[0046]图6A示出了可以与图5所示的端配件200—起使用的通气螺栓300的立体图。图6B示出了图6A所示的通气螺栓300的俯视图。在一个优选布置中,该通气螺栓包括班卓螺栓。
[0047]现在参照图6A和图6B,通气螺栓300包括限定扩大头部开口 310的通气螺栓扩大头部305。如从图6B可以看出,扩大头部开口 310可以包括六边形开口,从而在将通气螺栓放在气囊端配件200的孔中时允许类似形状的驱动工具将通气螺栓驱动和/或螺接到固化工具的顶面上的适当位置而不会伸出超过端配件200的顶面250上方时(例如参见图5)。
[0048]通气螺栓300进一步包括远离扩大头部305延伸的螺栓杆340。重要的是,该螺栓杆340限定有至少沿着螺栓杆340的一部分延伸的内螺栓孔355。螺栓杆340进一步包括从扩大头部305紧接地延伸的第一颈部315。第二颈部320从第一颈部315延伸,并且第三颈部330从该第二颈部320延伸。第三颈部330定位成邻近环形槽370。螺栓杆340进一步包括连接端350,该连接端350包括螺纹360。在该布置中,螺纹360包括外螺纹。重要的是,在该所示的布置中,螺栓杆340的内螺栓孔355从螺栓杆340的螺栓底面380延伸至第二颈部320。通气螺栓进一步包括轴向通气端口 325。该通气端口 325也设置在第二颈部320上并且与内螺栓孔355流体对准。
[0049]在下一个处理步骤中,如图7所示,将气囊系统60安装在固化工具15上。具体地,将气囊系统60的可膨胀气囊55放在纵梁装料10的内腔45内,以对抗在固化循环期间施加的外部压力。气囊55可以由任何合适的材料(例如但并不限于弹性体)形成。可以在安装气囊55之前向其施加离型剂或离型膜,以便于稍后在固化之后从内腔45移除气囊。在一个优选布置中,气囊55适于与图5所示的气囊端配件200的第二部分220 (即,矩形部分)联接。在该实施例中,气囊55被构造成基本匹配内腔45的几何形状,并且具有定位成与固化工具15的平坦工具表面80基本齐平的基本平坦的上表面57。
[0050]而且如图7所示,已沿着固化工具15的端段
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