專利名稱：使用雙模腔或多模腔模具通過柔性注射方法加工復(fù)合材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及復(fù)合材料構(gòu)件的生產(chǎn)。具體來講，本發(fā)明涉及通過將液相注入多孔固相的方法來生產(chǎn)復(fù)合材料構(gòu)件。
背景技術(shù)：
復(fù)合材料通常是由兩種或者兩種以上組分制得的工程材料，其中一種組分通常是纖維或多孔固相，通常稱之為增強(qiáng)材料，其賦予材料以拉伸強(qiáng)度，而另一種組分通常是樹脂或液相，常稱之為基體材料，基體材料將增強(qiáng)材料連接在一起從而使復(fù)合材料作為一個整體具有剛度、硬度或者可變形性。
用于加工復(fù)合材料構(gòu)件的幾種方法包括使用基體材料浸漬增強(qiáng)材料，基體材料可以是聚合物(樹脂)或任何在注射溫度下呈液態(tài)的材料。這一類加工方法的變體現(xiàn)已被歸納為通用的術(shù)語LCM或液體復(fù)合材料成型。雖然這類加工方法原則上用于聚合物基復(fù)合材料構(gòu)件的生產(chǎn)，但液體復(fù)合材料成型方法在生物醫(yī)學(xué)和電子學(xué)上也經(jīng)常碰到，例如當(dāng)注射聚合物以絕緣微電子電路時，為了生產(chǎn)金屬基復(fù)合材料構(gòu)件，也可以注射熔融的金屬以代替聚合物樹脂。
聚合物基復(fù)合材料制造方法可以分為幾類接觸成型法該方法通常使用其中層疊設(shè)置有手工浸漬的干燥增強(qiáng)材料的半模(half-mold)。
高壓釜成型法復(fù)合材料構(gòu)件通常是用手工方法從預(yù)浸漬增強(qiáng)材料制得，然后在高壓釜中固化成型。這種方法在航空技術(shù)中應(yīng)用廣泛，尤其是在軍事部門。然而其成本通常很高。
RTM(樹脂傳遞成型)法呈液態(tài)的基體材料通常被注入并遍布限定于剛性模具中的增強(qiáng)材料。在RTM法中的液體注射可以通過加熱注入液體、模具或兩者，在常溫或更高溫度下操作。
VARTM(真空輔助樹脂傳遞成型)法為幫助和加速基體材料的注射過程通常使模具內(nèi)產(chǎn)生真空。
CRTM(壓縮樹脂傳遞成型)法該法也被稱為注射壓縮成型，CRTM成型法通常包括在注射過程中略微打開半模之間的空隙，以加速流體的流動，然后構(gòu)件被固定并通過降低模具上的壓力或者降低其中一個半模對另一半模的壓力來規(guī)范構(gòu)件的尺寸。
VARI(真空輔助樹脂灌注(vacuum assisted resin infusion))成型法增強(qiáng)材料通常布置在塑料膜或者彈性膜的下面，從而形成了可置于真空條件下的隔間。然后借助于重力作用將流體注入到增強(qiáng)材料中。
RTM明成型法(RTM light processs)這種成型方法實際上將模具一條邊界變形的優(yōu)點(diǎn)(如VARI中)和施加的注射壓力(如RTM法中)結(jié)合到一起。模具包含一個或兩個薄金屬或者復(fù)合材料殼，其可能會在注射壓力下變形。第一次真空的作用通常是確保閉模，而在模腔中產(chǎn)生的第二次真空則是為了加速注射。
其他成型方法實際上還有許多其他的LCM成型方法，這些成型方法與上述幾類主要的成型方法中的一種或另一種有關(guān)。例如，VEC(虛擬工程復(fù)合材料)注射法采用裝有不可壓縮流體的儲蓄池，以加固不與構(gòu)件接觸的模具壁。(SCRIMP成型法)通過不同的手段在增強(qiáng)材料的外層中或在其中一個模具壁中或模腔內(nèi)部產(chǎn)生優(yōu)選的流道，從而有助于液體的灌注或注射。
接觸成型法得到的構(gòu)件質(zhì)量通常要次于注射構(gòu)件。因為增強(qiáng)材料的每一層都必須精確地放置在模腔中并需要用手工進(jìn)行層壓浸漬操作，這也使其勞動力成本大大提高。此外在液體浸漬過程中，氣泡常常殘留在復(fù)合材料構(gòu)件內(nèi)部。這是接觸成型法最主要的問題，并造成了構(gòu)件重量上可觀察到的巨大變化。第二個缺點(diǎn)在于難以保證恒定的構(gòu)件厚度和均勻的纖維含量，這是兩個控制復(fù)合材料構(gòu)件質(zhì)量和機(jī)械性能的關(guān)鍵性參數(shù)。最后，另一個問題源于日益嚴(yán)格的政府法規(guī)，這些法規(guī)是針對在開放式模具生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的有毒氣體或蒸汽的。
基于采用閉模的LCM法顯著消除了生產(chǎn)過程中大量氣體排放問題。傳統(tǒng)的液體注射成型是采用兩個剛性的半模進(jìn)行的模座通常指的是模具的底部，其是固定的，凸模(punch)指的是模具的頂部，這部分可以升高，從而可以實現(xiàn)開模和在加工周期的最后環(huán)節(jié)取出構(gòu)件。上述兩個半模之間存在所謂的模腔，增強(qiáng)材料被設(shè)置在模腔中并且注射過程也在模腔中進(jìn)行。
RTM及由此發(fā)展而來的VARTM和CRTM成型法通常適用于結(jié)構(gòu)復(fù)合材料構(gòu)件的生產(chǎn)，但由于固化過程中樹脂的非均勻收縮而導(dǎo)致獲得恒定的構(gòu)件厚度依然比較困難。徹底消除注射件中的孔洞也不總是容易實現(xiàn)的，即使在注射前在模腔中產(chǎn)生真空也不行。最后，最大的難點(diǎn)在注射時間上，對于高纖維含量(例如高于50％)的增強(qiáng)材料來講注射時間通常很長。
總體來講，制品外觀一般、構(gòu)件的尺寸精確性低以及對纖維含量和注射時間的限制使得RTM及由其發(fā)展而來的各種成型方法諸如加熱RTM，VARTM和注射-壓縮(CRTM)的應(yīng)用范圍受到制約。這里還應(yīng)當(dāng)指出針對CRTM成型法的一個制約因素。通常來講凸模沿著垂直軸方向閉合，這實際上導(dǎo)致在模腔的垂直區(qū)域沒有對增強(qiáng)材料的壓縮作用，而最大壓力施加在水平區(qū)域。這個問題，加上這種成型方法本身的復(fù)雜性以及在壓縮階段涉及到的氣泡夾帶的危險性都顯著制約了CRTM成型方法的應(yīng)用。值得注意的是一個半模對另一個半模的壓縮可以由區(qū)域來實現(xiàn)，但這大大增加了模具生產(chǎn)的復(fù)雜性。
最近提出了一種新的真空浸漬方法(VARI)，它的優(yōu)點(diǎn)是不需要蓋模。在這些所謂的液體吸入灌注方法中，增強(qiáng)材料仍然設(shè)置在模腔中，然后在其上面覆蓋與模具的外緣密封的非滲透膜。在模具和非滲透膜之間形成的空腔里的空氣可以用真空泵抽走。在大氣壓的作用下增強(qiáng)材料被壓實，同時在真空的作用下流體從外部來源流入增強(qiáng)材料填充的模腔中。在這種類型的VARI方法中，流體注入增強(qiáng)材料中是在真空中借助于重力導(dǎo)致的這種靜態(tài)壓力的單一作用以比較低的流速進(jìn)行的。由此可以杜絕引入氣泡，從而解決了其他幾種注射方法遇到的其中一個問題。然而對于大型構(gòu)件而言，重力作用的結(jié)果通常導(dǎo)致增強(qiáng)材料浸漬的不均勻性。盡管VARI方法表面上比較簡單，但是由于粘性基體材料諸如樹脂難以流經(jīng)低滲透性的增強(qiáng)材料，因而存在一些問題。通過VARI方法注射得到的構(gòu)件的纖維含量和尺寸精確性通常也要低于通過RTM成型法得到的構(gòu)件。因為樹脂滲透的阻力隨著穿越距離的增大而增大，故部分特定構(gòu)件中會保持干燥而其他區(qū)域則堆積了過量的樹脂。
為了解決上述問題，在已有的成型方法的基礎(chǔ)上最近又發(fā)展了一些新的方法，這些新的方法人為提高了在增強(qiáng)材料中的局部滲透能力，因而縮短了填充時間。這些方法包括在增強(qiáng)材料的一個表面覆著樹脂分散滲透性毛氈，分配液體基體材料流過模腔的管狀網(wǎng)絡(luò)，引入模具表面的優(yōu)選流道或者凹槽等等。所有這些方法都會產(chǎn)生特定的問題。毛氈的使用導(dǎo)致材料浪費(fèi)的增長，這與大規(guī)模生產(chǎn)是相沖突的。管狀網(wǎng)絡(luò)和流道會引起實際開發(fā)的困難，而克服這些開發(fā)困難通常只能以昂貴的試驗周期為代價。最后，與注射成型相比浸漬方法相當(dāng)?shù)芈Ｔ谧⑸浞椒ㄖ序?qū)動液體滲透的壓力梯度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于滲透梯度，所述滲透梯度不能超過大氣壓與真空狀態(tài)下模腔中的殘留壓力之差。
發(fā)明目的本發(fā)明的目的之一是提供以下模具和使用該模具的方法，所述模具允許在壓力下快速有效地注射所需液體基體材料來生產(chǎn)復(fù)合材料構(gòu)件，而不必等待增強(qiáng)材料的完全浸漬。
本發(fā)明的目的之二是提供以下模具和使用該模具的方法，該模具允許控制基體材料流動前緣流過增強(qiáng)材料的進(jìn)程，從而在不同的生產(chǎn)步驟中能夠有效地增加復(fù)合材料構(gòu)件的組成，提高其尺寸精度和機(jī)械性能。
本發(fā)明的目的之三是提供以下模具和使用該模具的方法，所述模具允許在利用相同模具注射裝置的條件下同時生產(chǎn)一個或多個復(fù)合材料構(gòu)件。

發(fā)明內(nèi)容
具體來講，本發(fā)明提供了一個用于由通常為固相的增強(qiáng)材料和通常為液相的基體材料生產(chǎn)復(fù)合材料構(gòu)件的模具組件；該模具組件包括模座和蓋模，模座包括用于接收增強(qiáng)材料的增強(qiáng)材料室和用于向增強(qiáng)材料室中注入基體材料的基體材料注入口；蓋模中包括壓縮室和用于向壓縮室中注入流體的流體控制孔；構(gòu)造蓋模以使其可以密封地安裝在模座上，從而使得增強(qiáng)材料室和壓縮室相鄰；該模具組件包括可變形部件，此部件置于增強(qiáng)材料室和壓縮室限定的間隙中，從而在受到來自流體的壓縮時將基體材料壓向增強(qiáng)材料。
此外，提供用于由通常為固相的增強(qiáng)材料和通常為液相的基體材料生產(chǎn)預(yù)定數(shù)量的復(fù)合材料構(gòu)件的模具組件；該模具組件包括模座和蓋模，模座包括增強(qiáng)材料室，蓋模包括壓縮室；該模具組件還包括至少一個框架組件(frame assembly)，每個框架組件都包括用于限定其他各個增強(qiáng)材料室和其他各個壓縮室的隔離體，構(gòu)造所述至少一個框架組件，以使其相互之間密封堆疊并位于模座和蓋模之間，從而使得每一個增強(qiáng)材料室正對其中一個壓縮室而限定相鄰的成對室(pairs of chambers)；該模具組件還包括用于向增強(qiáng)材料室中注入基體材料的基體材料注入口以及用于向壓縮室中注入流體的流體控制孔；此模具組件還包括置于相鄰的成對室之間的可變形部件，此部件的作用是在受到流體導(dǎo)致的壓縮時將基體材料壓向增強(qiáng)材料。
此外，還提供用于由增強(qiáng)材料和基體材料生產(chǎn)預(yù)定數(shù)量的復(fù)合材料構(gòu)件的模具組件；該模具組件包括模座，所述模座包括接觸壁；該模具組件還包括至少一個框架組件，構(gòu)造所述框架組件以使其相互密封地堆疊在限定堆積室(stacking chamber)的模座上。該模具組件還包括通過模座和所述至少一個框架組件向增強(qiáng)材料中注入基體材料的基體材料注入口；該模具組件還包括可變形元件，每個可變形元件都具有各自的壓縮壁和各自的接觸壁，構(gòu)造這些可變形元件以使其與增強(qiáng)材料交替堆疊在堆積室中，從而使每個接觸壁朝向一個壓縮壁；該模具組件還包括蓋模，該蓋模包括其他各自的壓縮壁并且被置于堆積室中。
此外，還提供用于由增強(qiáng)材料和基體材料生產(chǎn)復(fù)合材料構(gòu)件的模具組件。該模具組件包括模座和蓋模，模座包括用于接收增強(qiáng)材料的增強(qiáng)材料室和用于向增強(qiáng)材料室中注入基體材料的基體材料注入口；蓋模中包括壓縮室和用于向壓縮室中注入流體的流體控制孔；構(gòu)造蓋模以使其密封地安裝在模座上，從而使得增強(qiáng)材料室和壓縮室相鄰；該模具還包括可變形膜，此膜置于增強(qiáng)材料室和壓縮室限定的間隙中；在操作時基體材料通過注入口被注入到位于增強(qiáng)材料室中的增強(qiáng)材料中，第一部分基體材料浸潤增強(qiáng)材料，而第二部分基體材料駐留在增強(qiáng)材料室中，結(jié)果使變形膜發(fā)生變形，當(dāng)通過控制孔將基體材料注入壓縮室的時候，對可變形膜加壓的流體將第二部分基體材料壓入增強(qiáng)材料中。
本發(fā)明還提供了由增強(qiáng)材料和基體材料生產(chǎn)復(fù)合材料構(gòu)件的方法，該方法包括在第一個模具部分的第一室和第二個模具部分的第二室之間密封設(shè)置可變形部件，第一室接收增強(qiáng)材料，使用注入第一室中的基體材料浸漬增強(qiáng)材料；通過使注入第二室中的控制流體對可變形部件加壓，將基體材料壓向增強(qiáng)材料。
此外，還提供由增強(qiáng)材料和基體材料生產(chǎn)預(yù)定數(shù)量的復(fù)合材料構(gòu)件的方法，該方法包括在第一個模具部分的增強(qiáng)材料室和第二個模具部分的壓縮室之間密封設(shè)置可變形部件，增強(qiáng)材料室中包含增強(qiáng)材料；通過相鄰堆疊放置由需要生產(chǎn)的預(yù)定構(gòu)件數(shù)量決定的數(shù)量的后面的模具部分來重復(fù)密封放置可變形部件；使用注入增強(qiáng)材料室中的基體材料浸漬增強(qiáng)材料；通過使注入壓縮室中的控制流體對可變形部件加壓，將基體材料壓向增強(qiáng)材料。
還提供由增強(qiáng)材料和基體材料生產(chǎn)預(yù)定數(shù)量的復(fù)合材料構(gòu)件的方法，該方法包括在通過在模座組件上密封裝配框架組件組而形成的堆積室中放置增強(qiáng)材料和可變形部件的交替堆積體；使用注入堆積室中的基體材料浸漬增強(qiáng)材料；通過對增強(qiáng)材料和可變形部件的堆積體加壓而將基體材料朝向并沿著增強(qiáng)材料擠壓。
在閱讀了下面對本發(fā)明的優(yōu)選實施方案的非限制性描述后，本發(fā)明的其他目的、優(yōu)點(diǎn)以及特性將會更加顯而易見，所述實施方案是以參考附圖的實例的形式給出的。


在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實施方案的模具的側(cè)面剖視圖；圖2是圖1中所示模座的立體圖；圖3是圖2所示模座的俯視圖；圖4是圖2所示模座的側(cè)面剖視圖；圖5是圖1所示蓋模的側(cè)面剖視圖；圖6是圖1中裝有增強(qiáng)材料的模具的側(cè)面剖視圖；圖7是顯示復(fù)合材料構(gòu)件的制造方法第一步的模座側(cè)面剖視圖；圖8是顯示復(fù)合材料構(gòu)件的制造方法第二步的模座側(cè)面剖視圖；圖9是顯示復(fù)合材料構(gòu)件的制造方法第三步的模具側(cè)面剖視圖；
圖10是顯示復(fù)合材料構(gòu)件的制造方法第四步的模具側(cè)面剖視圖；圖11是顯示復(fù)合材料構(gòu)件的制造方法第五步的模具側(cè)面剖視圖；圖12是顯示復(fù)合材料構(gòu)件的制造方法第六步的模具側(cè)面剖視圖；圖13是顯示復(fù)合材料構(gòu)件的制造方法第七步的模具側(cè)面剖視圖；圖14是顯示復(fù)合材料構(gòu)件的制造方法第八步的模具側(cè)面剖視圖；圖15是顯示復(fù)合材料構(gòu)件的制造方法第九步的模具側(cè)面剖視圖；圖16是顯示復(fù)合材料構(gòu)件的制造方法第十步的模座側(cè)面剖視圖；圖17是顯示復(fù)合材料構(gòu)件的制造方法第十一步的模座側(cè)面剖視圖；圖18是顯示復(fù)合材料構(gòu)件的制造方法第十二步的模座側(cè)面剖視圖；圖19是根據(jù)本發(fā)明第二實施方案的模具的側(cè)面剖視圖；圖20是根據(jù)本發(fā)明第三實施方案的模具的側(cè)面剖視圖；圖21是由圖20模具管道所產(chǎn)生的壓縮步驟的側(cè)面剖視圖；圖22是根據(jù)本發(fā)明第四實施方案的蓋模的局部等視圖；圖23是圖22所示蓋模流道系統(tǒng)的俯視平面圖；圖24是根據(jù)本發(fā)明第四實施方案的模具中的浸漬步驟的側(cè)面剖面圖；圖25是圖24模具中的流體注射步驟過程的側(cè)面剖視圖；圖26是根據(jù)本發(fā)明第五實施方案的模具的分解側(cè)面剖視圖；圖27是圖26模具中的流體注射步驟的側(cè)面剖視圖；圖28是圖26模具中的壓縮步驟的側(cè)面剖視圖；圖29是本發(fā)明第六實施方案的模具的側(cè)面剖視30是圖29模具中的浸漬步驟的側(cè)面剖視圖；圖31是圖29模具中的壓縮步驟的側(cè)面剖視圖；圖32是圖29模具中的固化步驟的側(cè)面剖視圖；圖33是圖29模具中的膜的側(cè)面剖視圖；圖34是根據(jù)本發(fā)明第七實施方案的模具。
具體實施例方式
總的來說，本發(fā)明涉及復(fù)合材料的加工，通過注射方法有效地將通常為液相的基體材料注射到模具組件中并使其遍布于通常為固相的增強(qiáng)材料中，所述注射方法有利于有效浸漬增強(qiáng)材料中的基體材料?；w材料通常為樹脂，例如熱固性或熱塑性聚合物或液態(tài)金屬，增強(qiáng)材料為纖維狀的，顆粒狀的，或任何其他類型的多孔材料。通常使用的熱固性聚合物的實例包括環(huán)氧樹脂，聚酯，乙烯基酯，或者酚醛樹脂，通常使用的液態(tài)金屬的實例包括鋁或者鎂。將基體材料注入增強(qiáng)材料中的方法經(jīng)常被用于復(fù)合材料構(gòu)件的生產(chǎn)。例如，聚合物、金屬或者陶瓷基體可以由玻璃、碳、凱夫拉纖維，金屬、陶瓷或者其他增強(qiáng)材料增強(qiáng)。對于纖維增強(qiáng)材料，通常使用由玻璃纖維、碳纖維、凱夫拉合成纖維、芳族聚酰胺(aramide)、天然纖維制成的布或墊子。這種方法制造的復(fù)合材料構(gòu)件的應(yīng)用領(lǐng)域涵蓋運(yùn)輸車輛(海運(yùn)、公路交通、航天)領(lǐng)域，還可以應(yīng)用于體育、生物醫(yī)學(xué)以及電子部門。
圖1的示例性實施方案示出生產(chǎn)復(fù)合材料構(gòu)件的過程中將基體材料注射到增強(qiáng)材料中所使用的模具組件30。模具組件30通常是剛性的，包括模座32、蓋模34和可變形部件，即該示例性實施方案中所示的膜36。
圖2、3和圖4中更詳細(xì)地示出的模座32包括由接觸壁40和外圍壁42限定的增強(qiáng)材料室38。使用中，構(gòu)造增強(qiáng)材料室38以接收增強(qiáng)材料，并提供注入基體材料的空間，以生產(chǎn)復(fù)合材料構(gòu)件。
模座32及其增強(qiáng)材料室38通常被設(shè)計成要被注入基體材料的增強(qiáng)材料的尺寸。熟練技術(shù)人員容易理解，圖中模座32所示的構(gòu)造適合容納矩形增強(qiáng)材料平板，但是還可以被構(gòu)造成適合不同形狀的增強(qiáng)材料，或者具有泡沫核的組合增強(qiáng)材料。
模座32還包括排出口44和注入口46。排出口44從增強(qiáng)材料室38延伸到模座32的外表面，并且被構(gòu)造成與真空源相連(未示出)，從而在增強(qiáng)材料室38中產(chǎn)生吸力或真空。模座32中可以包含不止一個排出口44，每一個都可以與不止一個的真空源相連(未示出)。
注入口46穿過模座32，一端被構(gòu)造成與基體材料源相連(未示出)，另一端與增強(qiáng)材料室38相通。在示例性實施方案中，另一端包括擴(kuò)散通道50，該通道在增強(qiáng)材料室38中沿任何需要的路徑延伸以便最大化其中的基體材料的擴(kuò)散。當(dāng)然，圍繞增強(qiáng)材料室38或其周圍可以設(shè)置不只一個注入口46。
模座32的肩部47包括凹槽48，作為實例，該凹槽被表示為具有通常為三角形的橫斷面以幫助支撐膜36并起到將蓋模34密封安裝到模座32的作用。任選地，可以添加附加的標(biāo)準(zhǔn)模具元件，例如O型密封圈、管、導(dǎo)桿，或者脫膜裝置(未示出)，以便順利進(jìn)行合模和開模。
參見圖5和圖6，蓋模34包括壓縮室52，該壓縮室由壓縮壁54以及外圍壁56所限定。使用中，構(gòu)造壓縮室52以接收流體或者其他壓力裝置，其幾何形狀通常由待模塑的構(gòu)件的構(gòu)造決定，下面還要進(jìn)一步描述。
蓋模34還包括流體控制孔58和出口60。流體控制孔58從蓋模34的外表面延伸到壓縮室52，并且被構(gòu)造成與加壓流體源(未示出)相通，從而在壓縮室52中提供壓力。蓋模34中可以設(shè)置不止一個流體控制孔58，每一個都可以與不止一個的加壓流體源相通(未示出)。
圖6所示的實施方案中，單個流體控制孔58在蓋模34中在通常沿模座32中的注入口46的方向上延伸。
出口60也是從壓縮室38延伸到蓋模34的外表面，其被構(gòu)造為使壓縮室52中的流體排出。或者，出口60還可以與真空源(未示出)連接，以便在壓縮室52中選擇性地產(chǎn)生吸力或部分真空；或者出口60包括閥門(未示出)，以調(diào)節(jié)壓縮室52中的流體流量。蓋模34中可以包括不止一個出口60。
蓋模34的肩部61包括凸臺(ridge)62，此凸臺被構(gòu)造成與模座32的凹槽48相配，且作為實例其被表示為通常為三角形的橫斷面。凸臺62與凹槽48的組件通常圍繞肩部47、61在模座32、34外圍延伸，以便支撐或定位膜36、裝配模座32和蓋模34并密封室38和52。
圖6中，模具組件30包含位于模座32的室38中的增強(qiáng)材料66。安裝在一起時，蓋模34與模座32限定間隙64，間隙64包括兩個由膜分隔的室38、52。
圖6所示的間隙64的總厚度或高度為h，其包括厚度或高度為hf的壓縮室52和厚度或高度為hs的增強(qiáng)材料室38。為了通過基體材料控制增強(qiáng)材料的填充，調(diào)節(jié)作為被注入基體材料的增強(qiáng)材料的厚度的函數(shù)的高度h，這一部分將進(jìn)一步在后面解釋。高度h的變化還允許生產(chǎn)出具有不同厚度的復(fù)合材料構(gòu)件。
將膜36設(shè)置在由增強(qiáng)材料室38和壓縮室52所限定的模腔或間隙中。膜36通常是非滲透性薄層，例如塑料膜、彈性膜或者通?？勺冃蔚呐菽牧?，其不必具有均一的厚度，也可以是其他任何類型的對采用的基體材料不滲透的材料?；蛘?，膜36可以是只允許氣體滲透的材料。
膜36足夠柔韌，以至于其在室38、52中壓力的作用下可以變形，所以高度hf和hs是可變的。正如后面還要介紹的，該膜有利于在增強(qiáng)材料中浸漬基體材料。但是膜36的形變還受間隙64的厚度h的限制，正如上面所說的，間隙64的厚度不必是均勻的。
接觸壁40的表面光潔度由所加工的復(fù)合材料構(gòu)件要求的表面外觀決定。通常，模座32由金屬制成，但也可以由任何通常用于生產(chǎn)注射模具(例如，環(huán)氧樹脂/鋁泡沫或者多層復(fù)合材料模具)的材料制成。壓縮壁54的表面光潔度通常不需要與模座32的接觸壁40具有相同的質(zhì)量，因為多數(shù)情況下壓縮壁54并不直接接觸增強(qiáng)材料，而通常是通過膜36間接與增強(qiáng)材料接觸。
操作中，模具組件30用來通過將基材注入增強(qiáng)材料66中而生產(chǎn)復(fù)合材料構(gòu)件。為清楚起見，現(xiàn)在參考使用以下步驟形成的復(fù)合材料板來描述生產(chǎn)方法布置增強(qiáng)材料；放置膜；閉合模具組件；對增強(qiáng)材料室抽真空；注入基體材料；注射控制流體；擠壓復(fù)合材料板；固化所述構(gòu)件和從模具組件中頂出所述構(gòu)件。
布置增強(qiáng)材料如圖7所示，首先將增強(qiáng)材料66放置在模座32的室38中。增強(qiáng)材料66通常是復(fù)合材料的骨架，其與通過注射以浸漬并填充增強(qiáng)材料66的基體材料相對。在大氣壓Pa下，通常無壓縮的增強(qiáng)材料66的自由厚度表示為h0。
放置膜圖8所示，膜36被放置在模座32上以覆蓋增強(qiáng)材料66及凹槽48。如上面所述，模座32和膜36通常限定適于容納增強(qiáng)材料66的增強(qiáng)材料室38。
閉合模具組件如圖9所示，蓋模34通過凸臺62和凹槽48組件與模座32配合，以便密封增強(qiáng)材料室38和壓縮室52，并將增強(qiáng)材料66置于于增強(qiáng)材料室38中。
增強(qiáng)材料室抽真空任選地，改變增強(qiáng)材料室38中的壓力以利于復(fù)合材料的生產(chǎn)。如圖10所示，增強(qiáng)材料室38中的壓力設(shè)為真空壓力Pv，其通常低于大氣壓Pa。為改變室38中的壓力，在與模座32中的排出口44相通的連接體中，通常使用真空源例如真空泵(如箭頭45所示)。
在這種情況下，施加于增強(qiáng)材料66中的壓力(即，大氣壓Pa減去真空壓力PV)通常會將增強(qiáng)材料66壓縮到小于h0的厚度h1。
注射液體在圖11中，預(yù)定量的基體材料70通過注入口46注入室38中(如箭頭71所示)。開始，一部分基體材料70通常浸漬其注射位置附近的增強(qiáng)材料總體積72的一部分，進(jìn)而基體材料流動前緣76在增強(qiáng)材料66中運(yùn)動。基體材料流動前緣76通常沿著從注入口46到排出口44所限定的擴(kuò)散方向運(yùn)動。
注射完成以后，基體材料70的一部分浸漬增強(qiáng)材料總?cè)萘?2的一部分，另一部分基體材料(即被稱作自由基體材料)通過溶脹膜36產(chǎn)生了變形區(qū)74，所述膜36發(fā)生形變并占據(jù)壓縮室52的一部分。自由基體材料通常是已經(jīng)滲透經(jīng)過增強(qiáng)材料的被注入的基體材料70，或者是當(dāng)基體材料在增強(qiáng)材料的側(cè)面滲透時，其通常位于增強(qiáng)材料66和增強(qiáng)材料室38之間。
或者，自由基體材料使膜36溶脹以顯著填充壓縮室52?；蛘呤?，由于改變被基體材料飽和的增強(qiáng)材料66的厚度而產(chǎn)生變形區(qū)74，結(jié)果增強(qiáng)材料66導(dǎo)致膜36變形。
由于注射基體材料70，增強(qiáng)材料室38的厚度h1通常會增加到與間隙64的高度相對應(yīng)的最大值h。
一旦預(yù)定量的基體材料70被注入增強(qiáng)材料室38中，基體材料注入口46將關(guān)閉，流體控制孔58通常也會被膜36的溶脹部分所阻塞，但出口60允許壓縮室52中的氣體被排出(如箭頭61所示)。
注射控制流體控制流體可以是氣體，更常見的是不可壓縮的液體，例如水、油或者其他任何符合特定要求的液體。如圖12所示，通過控制孔58在溫度Tf和壓力Pf下將流體78注入壓縮室52中(如箭頭59所示)。
由控制流體78施加于膜36上的壓力會逐漸減小膜36的形變，壓緊增強(qiáng)材料66，并沿縱向延伸方向作用于已經(jīng)存在于經(jīng)浸漬的增強(qiáng)材料體積72中的基體材料和形變區(qū)74中的自由基體材料。
這一步驟的作用是使基體材料向未經(jīng)浸漬的增強(qiáng)材料80滲透，并能控制基體材料流動前緣76沿擴(kuò)散方向流經(jīng)增強(qiáng)材料66。
通過加熱控制流體78和/或模座32，調(diào)節(jié)增強(qiáng)材料室38內(nèi)部的溫度，通常，高溫會降低基體材料70的粘度，有利于其滲透進(jìn)入增強(qiáng)材料66中。提高控制流體的溫度Tf通常也有利于基體材料流動前緣76流經(jīng)增強(qiáng)材料66。
擠壓復(fù)合材料構(gòu)件如圖13所示，當(dāng)壓縮室52內(nèi)填充控制流體78后，壓力增加到擠壓壓力(compaction pressure)Pc，目的是通過膜36擠壓經(jīng)浸潤的增強(qiáng)材料72。這一步驟通常完成增強(qiáng)材料66的浸漬過程，增加其飽和度，使增強(qiáng)材料達(dá)到規(guī)定的厚度h，并幫助保持經(jīng)浸漬的增強(qiáng)材料72與模座32的接觸。
事實上，由于擠壓壓力Pc是各向同性的(即沿所有方向)，因此不管其幾何特性如何，經(jīng)浸漬的增強(qiáng)材料72通常會受到均勻的壓縮。而且，在固化和/或凝固階段維持?jǐn)D壓壓力Pc也是可能的(這在下一步還要詳細(xì)描述)，以便增加注射構(gòu)件的飽和度，并將接觸壁40的表面光潔度賦予注射構(gòu)件。
由于擠壓壓力Pc通常比大氣壓大，因此最終的模塑構(gòu)件厚度h是可以控制的，而且可以生產(chǎn)具有更高纖維含量的構(gòu)件。值得注意的是擠壓壓力Pc要低于可能使得蓋模34發(fā)生永久形變的水平，因此，蓋板34被設(shè)計成要能承受擠壓壓力Pc。
構(gòu)件的固化和/或凝固使模座32處于用于借助熱電阻84(圖14中示意性地示出)或者任何其他合適的加熱或冷卻系統(tǒng)(未示出)來固化和/或凝固構(gòu)件82所需的溫度。構(gòu)造熱電阻84，以使其能夠向模座輻射熱量，從而提供用于調(diào)節(jié)模座32的接觸壁40的溫度的裝置。
在這一階段，壓縮室52中施加的擠壓壓力Pc要使得復(fù)合材料構(gòu)件82與模座32的接觸壁40通常保持連續(xù)接觸。這一接觸能使得構(gòu)件82具有通常一致的幾何尺寸再現(xiàn)性且具有接觸壁40的表面光潔度，該接觸進(jìn)一步任選與流體78的加熱或冷卻相結(jié)合，如上所述。
復(fù)合材料構(gòu)件的固化和/或凝固過程中，模具幫助提供構(gòu)件82與接觸壁40的通常連續(xù)接觸，以便使構(gòu)件82上與接觸壁40相鄰的表面有最小的表面波動和粗糙度。這些波動和粗糙度有時是由針對熱固化聚合物的聚合收縮引起的或者是由構(gòu)件82冷卻或凝固時產(chǎn)生的基體材料收縮而引起的。
因此模具組件30有助于控制注射構(gòu)件82的固化和/或凝固過程，使得產(chǎn)生的構(gòu)件82的表面外觀通常具有更好的品質(zhì)，因為與模座32相鄰的注射構(gòu)件82表面能夠最佳地復(fù)制接觸壁40的光潔度品質(zhì)。固化和/或凝固步驟還有助于固化基體材料、控制其交聯(lián)過程和/或微觀結(jié)構(gòu)，這是固化和/或凝固過程中通常發(fā)生的物理化學(xué)現(xiàn)象。一般來說，固化和/或凝固過程決定復(fù)合材料構(gòu)件82的一些物理化學(xué)性能，例如力學(xué)性能，耐磨性能等等。
取決于復(fù)合材料構(gòu)件82所要求的性能和可獲得的裝置，固化方法可以采用紫外線。這種情況下，模座32、蓋模34和膜36對這種輻射是透明的。
從模具組件中頂出構(gòu)件固化和/或凝固完成之后，通過關(guān)閉熱電阻裝置84或通過使用冷卻系統(tǒng)(未示出)，降低模座32的溫度，構(gòu)造所述冷卻系統(tǒng)以降低增強(qiáng)材料室38的溫度。
在圖15的例子中，借助出口60注入的冷空氣(如箭頭83所示)將控制流體78排出(如箭頭81所示)，這同時有助于在構(gòu)件82離開模具組件30之前對其進(jìn)行冷卻。流體78因此可以通過與出口60相連的泵裝置(未示出)從壓縮室52中排出，并且在流體控制孔58處被泵出。復(fù)合材料構(gòu)件82的冷卻也可以通過經(jīng)由模座32和蓋模34的冷傳導(dǎo)而實現(xiàn)。
流體排空完成之后，如圖16所示，通過從模座32上移去蓋模34，打開模具組件30。這時，復(fù)合材料構(gòu)件82仍然被膜36包在增強(qiáng)材料室38中且其厚度為h2。之后如圖17所示從裝有復(fù)合材料構(gòu)件82的模座32中取出膜36(如箭頭85所示)。
接下來，借助通常的脫模方法例如壓縮空氣噴射、機(jī)械頂出器等(未示出)，從模座32中取出復(fù)合材料構(gòu)件82，如圖18所示(如箭頭87所示)。一般情況下，放置增強(qiáng)材料之前在模座32的接觸壁40和外圍壁42上施加脫模劑有利于脫模。
根據(jù)本發(fā)明，可以通過預(yù)先確定由室38、52限定的間隙64的最佳厚度h來任選構(gòu)造模具組件30。間隙64可以通過計算機(jī)模擬確定，計算機(jī)模擬有助于通過增強(qiáng)材料66獲得最佳的注射速率條件，同時獲得最小的填充時間。
任選地，間隙64的總厚度h不需要沿增強(qiáng)材料66在增強(qiáng)材料室38中的分散是均勻的。實際上，可變的和可調(diào)節(jié)的厚度h有助于對基體材料在增強(qiáng)材料66的某些部分中的運(yùn)動提供更均勻的控制，從而注射具有不均勻厚度的增強(qiáng)材料。
例如，厚度h的可調(diào)節(jié)性可以用于如下幾種情況增強(qiáng)材料的滲透性特征需要在注射過程中局部地調(diào)節(jié)或變化、復(fù)合材料構(gòu)件的最終厚度不均勻，增強(qiáng)材料室38中存在發(fā)散或收斂流動區(qū)域，或者間隙64中或模座32和蓋模34上安裝插入物(未示出)。
任選地，包括模座32、蓋模34和膜36的模具組件30可以進(jìn)一步設(shè)置有用于實現(xiàn)液體飽和的增強(qiáng)材料的動態(tài)固化的裝置，如同RTM方法的VRTM(振動樹脂傳遞成型法)變體中的裝置，或者直接將機(jī)械振動能量傳遞給流體。
如果在上面所述的“擠壓構(gòu)件”步驟中，如同VRTM法那樣使用動態(tài)固化，則如此施加在增強(qiáng)材料66上的振動有助于在基體材料完全固化之前將有時夾帶在纖維狀增強(qiáng)材料的孔中的殘存氣相在擠壓階段結(jié)束時排出。
正如在“注射控制流體”和“固化構(gòu)件”部分所介紹的，任選將加熱和冷卻系統(tǒng)引入模具組件30中。在復(fù)合材料構(gòu)件的生產(chǎn)過程中，加熱和冷卻系統(tǒng)涉及一個或兩個模具32、34或控制流體78，且可以通過熱傳遞，例如傳導(dǎo)、對流或者輻射來實現(xiàn)。
下面參考圖19-32，描述根據(jù)本發(fā)明的各種實施方案的模具組件及使用該模具組件的方法。為簡潔起見，只描述下面各個實施方案的模具組件和方法與與圖1到18中示出的模具組件和方法的不同之處。
根據(jù)本發(fā)明第二實施方案，模具組件130以及生產(chǎn)復(fù)合材料構(gòu)件的方法如圖19所示。
在這一實施方案中，模具組件130包括可變形部件，在示例性實施方案中示為膜136和可變形元件131?？勺冃卧?31設(shè)置在壓縮室152中，通常用于減小通過流體控制孔158注入壓縮室152中并通過出口160排出的控制流體的體積。
可變形元件131通常是多孔的，由彈性材料，如泡沫聚合物或任何其他類型的開孔或閉孔材料制成。通過對其面向增強(qiáng)材料166的表面進(jìn)行加工，可變形元件131有助于在被加工的復(fù)合材料構(gòu)件上產(chǎn)生形狀。可變形元件131的另一面朝向蓋模134的壓縮壁154。
操作中，當(dāng)通過蓋模中的孔嘴(未示出)將基體材料注入模具組件130中時，可變形元件131占據(jù)壓縮室152的一定體積，同時由于可變形元件的可變形性，仍會促進(jìn)基體材料170流經(jīng)增強(qiáng)材料166。
基體材料170注射完成之后，將最少量的控制流體178注入壓縮室152中，以控制基體材料170滲透進(jìn)入增強(qiáng)材料166。施加于流體178的壓力通過可變形元件131被傳遞到增強(qiáng)材料166。對于閉孔可變形元件131，流體控制孔158和出口160通過可變形元件131與膜136聯(lián)系起來。控制流體178的注射可以在壓縮室152中產(chǎn)生膜(未示出)，該膜或者位于可變形元件131與壓縮壁154之間，或者位于膜136與可變形元件131之間。
或者，在離增強(qiáng)材料166最近的可變形元件131的表面加工一系列槽形通道(未示出)以參與將壓力傳遞到增強(qiáng)材料166。在這種情況下，膜136在操作中變形并與可變形元件131的槽形通道(未示出)配合。
要注意可變形元件131，如果不是被加工成型，也可以通過流體控制孔158直接注入模座132和蓋模134構(gòu)成的模腔中。模座132中必須已經(jīng)放置有第一增強(qiáng)材料166，以便注射的可變形元件131具有增強(qiáng)材料166的印記(imprint)。
在這一實施方案中，通常，如果除去膜136，則在壓縮室152中放置或者注入可變形元件131可以用來制造以可變形元件131為核心的復(fù)合材料夾層構(gòu)件。這種情況下，增強(qiáng)材料166緊挨可變形元件131，控制流體178由基體材料170代替。
根據(jù)本發(fā)明的第三實施方案的模具組件230和生產(chǎn)復(fù)合材料構(gòu)件的方法如圖20和21所示。
這一實施方案中，增強(qiáng)材料266位于模座232中并覆蓋有膜236，該膜下面可以抽真空。蓋模234包括壓縮室252，其允許借助氣體或液體施加高于大氣壓的壓力。
蓋模234不一定要成型在壓縮室252上，它可以包括由壓縮壁254限定的多個間隔部分(未示出)，構(gòu)造所述間隔部分以使其可以獨(dú)立地向壓縮室252和增強(qiáng)材料266移動。
操作中，首先通過以下方式對增強(qiáng)材料266加壓利用注入壓縮室中的壓縮氣體(如箭頭259所示)、利用不可壓縮流體，或者利用不可壓縮流體與加壓管的組合，下面還要詳細(xì)描述。壓縮氣體通常壓縮增強(qiáng)材料266并控制注射過程中膜236的形變。如果蓋模234包含多個間隔部分(未示出)，那么可以相對于膜236將它們設(shè)置在不同的位置上，從而借助施加在壓縮氣體或控制流體上的壓力來控制當(dāng)基體材料注入增強(qiáng)材料266后膜236的形變。
借助不可壓縮流體在增強(qiáng)材料266上施加各向同性的壓縮。由于流體278的不可壓縮性，在增強(qiáng)材料266的飽和區(qū)中，膜236的局部形變通常意味著反方向的形變，與增強(qiáng)材料266中不飽和的區(qū)域具有相等的體積。
如圖21所示，借助不可壓縮流體278與在壓縮室252中延伸的加壓管235的組合，通過設(shè)置在增強(qiáng)材料266上的特殊位置的管235在增強(qiáng)材料266和壓縮室252上施加可控的各向同性壓力。壓力作用下，管235可以形變，并且其包括至少有一個兩末端均可閉合的管。生產(chǎn)復(fù)合材料構(gòu)件時，管235的至少一個末端穿過蓋模234而設(shè)置，以便操作。
操作中，通過改變管235中的壓力來控制控制流體278的壓力。從流體源278a注射時，通過壓力下的形變，管235或者直接物理壓縮膜236和增強(qiáng)材料266，或者通過施加在壓縮室252中的控制流體278上的壓力間接壓縮膜236和增強(qiáng)材料266。
應(yīng)該注意在這第二實施方案中，也可以通過加壓流體來改變和控制壓縮室252的溫度。使用管235，通過不可壓縮流體實現(xiàn)增強(qiáng)材料266的加熱和冷卻，同時管235提供用于從模具組件230中耗散一定量的熱或冷。
根據(jù)本發(fā)明的第四實施方案的模具組件330和生產(chǎn)復(fù)合材料構(gòu)件的方法如圖22至25所示。
這一實施方案中，蓋模334的壓縮壁354上包括加工成型的或者壓印而成的通道網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)蓋模334裝在模座332上時，壓縮壁354面向增強(qiáng)材料366。構(gòu)造所述網(wǎng)絡(luò)，使得在使用控制流體378之前，基體材料遍布增強(qiáng)材料366的優(yōu)選表面。
通道網(wǎng)絡(luò)包括多個通道339，其在該示例性實施方案中表示為通常為矩形的網(wǎng)格或者一系列包括縱向通道339a和橫向通道339b的通道。壓縮壁354和膜336之間的距離足夠小，以限制基體材料在增強(qiáng)材料366上方流動的空間。
然而要注意的是通道網(wǎng)絡(luò)的幾何結(jié)構(gòu)，包括通道339的形狀和構(gòu)型，通常要設(shè)計成與要生產(chǎn)的構(gòu)件相適應(yīng)，以利于基體材料進(jìn)入增強(qiáng)材料366的特定區(qū)域或具有復(fù)雜形狀的區(qū)域，并使得從注入模具組件330到浸漬增強(qiáng)材料366的期間內(nèi)基體材料的平均運(yùn)動最小。通常，通道339的尺寸要能夠容納完全浸潤增強(qiáng)材料366所需的大部分基體材料370。任選地，橫向通道339b通常與擴(kuò)散通道350平行延伸，而至少一個縱向通道339a通常與注射入口346平行延伸。
在將加壓基體材料370通過注射入口346(如箭頭371所示)和擴(kuò)散通道350(只示出一個)注入的操作過程中，增強(qiáng)材料總體積372的一部分會被基體材料浸漬。自由基體材料產(chǎn)生形變區(qū)374，并使與通道網(wǎng)絡(luò)的通道339匹配的膜336變形，通過出口360將多余的空氣排出蓋模334(如箭頭361所示)，參見圖24。
如圖25所示，從流體控制口358注入(如箭頭359所示)的控制流體378沿通道339在膜336上擴(kuò)散傳播，迫使自由基體材料進(jìn)入增強(qiáng)材料366中，以利于完全浸漬復(fù)合材料構(gòu)件382中的增強(qiáng)材料。
根據(jù)本發(fā)明的第五實施方案的模具組件430和生產(chǎn)復(fù)合材料構(gòu)件的方法如圖26至28所示。
這一實施方案中，模具組件430允許使用模座432和多個剛性框架組件441a、441b、441c、441d、441e，所述框架組件被構(gòu)造成限定多個疊加的雙室層(superimposed double-chamber layer)，從而同時生產(chǎn)幾個復(fù)合材料構(gòu)件。每層都包包括增強(qiáng)材料室438a、438b、438c、438d、438e，各自的膜436a、436b、436c、436d、436e，和各自的壓縮室452a、452b、452c、452d、452e。
在示例性實施方案中，每個框架組件441a、441b、441c、441d、441e都包括由金屬或者或多或少的剛性泡沫制成的隔離體443，該隔離體443在一側(cè)限定接觸壁440且在另一側(cè)限定壓縮壁454，如下所述。在每一個壓縮壁454的所述一側(cè)，至少一個流體控制孔458和至少一個出口460延伸通過每個框架組件441a、441b、441c、441d、441e。同樣，在每一個接觸壁440的所述一側(cè)，至少一個注入口446和至少一個排出口444延伸通過每個框架組件441a、441b、441c、441d、441e。模座432和框架組件441a、441b、441c、441d、441e如上所述一個摞一個地安裝或堆放在一起。
在圖26的示例性實施方案中，最后一個框架組件441e包括蓋板加強(qiáng)件434a，其安裝在隔離體443上，以便在復(fù)合材料構(gòu)件生產(chǎn)中為模具組件430提供額外的剛性和整體性?；蛘撸鐖D27和28所示，最后一個框架組件441e由蓋模434b代替，蓋模434b與前述的蓋模有類似的構(gòu)造。
操作中，每個增強(qiáng)材料466a、466b、466c、466d、466e被放置在一個增強(qiáng)材料室438a、438b、438c、438d、438e中，通過每個框架組件441a、441b、441c、441d、441e中的注入口446使注入的基體材料浸漬上述增強(qiáng)材料，如圖27所示?；w材料470任選同時注入所有增強(qiáng)材料室438a、438b、438c、438d、438e中，或者在依次將基體材料注入增強(qiáng)材料中時彼此有一個時間間隔。
然后通過流體控制孔458將控制流體478注入壓縮室452a、452b、452c、452d、452e中(如箭頭459所示)。壓縮室452a、452b、452c、452d、452e中的過量流體通過出口460排出(如箭頭461所示)?；w材料流動前緣476前進(jìn)的原理以及由于形變區(qū)474中的自由基體材料導(dǎo)致的膜436a、436b、436c、436d、436e運(yùn)動的原理是相同的，正如在前面的實施方案中針對模具組件430的每一層所述的。直至最后面的壓縮室452e被完全填充，流體478的注射完成。
如圖28所示，每個復(fù)合材料構(gòu)件482e然后被壓緊在一側(cè)是隔離體443和另一側(cè)是控制流體478加壓的膜336e之間。因此，這一步驟對所有的復(fù)合材料構(gòu)件通常會產(chǎn)生相似的壓緊程度，這同時也防止了由于翹曲而造成的構(gòu)件缺陷，因為增強(qiáng)材料的每一面通常承受著相似的壓緊力。
對于固化和/或凝固步驟，如同常見的情況，對模座432施加所需的溫度。引發(fā)之后，流體基體材料的聚合過程通常伴隨著熱耗散，其參與向上的熱通量擴(kuò)散，以至于這一發(fā)生在模座432中的放熱型聚合反應(yīng)引發(fā)直接位于框架組件上的復(fù)合材料構(gòu)件的固化。因此復(fù)合材料構(gòu)件在框架組件441a、441b、441c、441d、441e的堆積體中順序固化。
用于加熱任何下方框架組件的能量通常是從一層到另一層傳遞的，而不是只用于固化單個復(fù)合材料構(gòu)件。應(yīng)該注意加熱元件可以任選包含在壓縮室452a、452b、452c、452d、452e的附近，或者在框架組件441a、441b、441c、441d、441e的中間結(jié)合處，以加速固化過程。
圖29至30示出根據(jù)本發(fā)明第六實施方案的模具組件530和生產(chǎn)復(fù)合材料構(gòu)件的方法。
在本實施方案中，模具組件530包括模座532、蓋模534和多個框架組件541a、541b、541c、541d?？蚣芙M件541a、541b、541c、541d的數(shù)量依據(jù)要同時生產(chǎn)的復(fù)合材料構(gòu)件的數(shù)量而變化。
模具組件530還配備有注入口546和排出口544，以允許基體材料注入增強(qiáng)材料566a、566b、566c、566d中并允許排出氣體及多余的基體材料。在該示例性實施方案中，排出口544和注入口546延伸通過多個框架組件541a、541b、541c、541d，這些框架組件疊放在模座532上，上面有蓋模534覆蓋。
當(dāng)一個摞一個地安裝上述配件時，模座532和多個框架組件541a、541b、541c、541d限定堆積室545，在此室內(nèi)，增強(qiáng)材料566a、566b、566c、566d，隔離體543a、543b、543c和蓋模534一個摞一個地交替放置。
隔離體543a、543b、543c在復(fù)合材料構(gòu)件的生產(chǎn)過程中參與構(gòu)件的成型，其一側(cè)包括機(jī)器加工的壓縮壁554且另一側(cè)包括機(jī)器加工的接觸壁550。壓縮壁554朝向模座532的接觸壁540或者朝向其下方隔離體的接觸壁540。
隔離體543a、543b、543c由可充分壓縮的材料制成，這使得它們在將基體材料注入增強(qiáng)材料566a、566b、566c和566d的時候通常發(fā)生變形，但同時這種材料又具有足夠的剛性從而使得其能將注入一個增強(qiáng)材料中的基體材料的壓力效果傳遞給堆積室545中的相鄰增強(qiáng)材料。
蓋模534包括壓縮壁554和凸模547，壓縮壁554朝向隔離體543c的接觸壁540，凸模適于借助蓋模534壓縮增強(qiáng)材料566a、566b、566c和566d和裝在模座532和蓋模534之間的隔離體543a、543b、543c。構(gòu)造接觸壁540和壓縮壁554的形狀，以限定要生產(chǎn)的復(fù)合材料構(gòu)件。
使用模具組件530在一個生產(chǎn)周期中可以制備幾個相同的復(fù)合材料構(gòu)件，而不會嚴(yán)重影響最終復(fù)合材料構(gòu)件的品質(zhì)。也可以調(diào)整這種方法，用于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的大規(guī)模生產(chǎn)，因為通過這種方法在復(fù)合材料構(gòu)件的一側(cè)得到的表面光潔度通常不是很關(guān)鍵的，并且不必具有與采用上文所述的使用壓縮室、增強(qiáng)材料室和變形膜的方法制備的構(gòu)件相同的品質(zhì)。
在操作中，第一增強(qiáng)材料566a滑動地放置在模座532上，由第一框架組件541a橫向定位。然后將第一隔離體543a放在第一增強(qiáng)材料566a上。為獲得希望數(shù)量的復(fù)合材料構(gòu)件，上述步驟要重復(fù)必要的次數(shù)，然后在增強(qiáng)材料566a、566b、566c、566d和隔離體543a、543b、543c的堆積體上覆蓋蓋模534。
從圖30的示例性實施方案可以看出，該方法包括將基體材料570經(jīng)由注入口546連續(xù)注射到增強(qiáng)材料566a、566b、566c、566d中，在每次注射之間有很小的延遲。
將基體材料570在壓力下注入第一增強(qiáng)材料566a中(如箭頭571所示)，這導(dǎo)致第一隔離體543a發(fā)生變形，正如上文中所講過的。因為沒有有效的作用力阻止第一隔離體543a運(yùn)動，該隔離體沿著相同的方向壓擠第二增強(qiáng)材料566b。
基體材料流動前緣576a沿著增強(qiáng)材料566a前進(jìn)。在基體材料流動前緣576a在增強(qiáng)材料566a中行進(jìn)到最優(yōu)化的位置時，開始注射第二增強(qiáng)材料566b。在壓力下注入的基體材料570產(chǎn)生與上段所述第一注射相同的效果，通常使得位于第二增強(qiáng)材料566b上方和下方的隔離體543b和543a變形。第一增強(qiáng)材料566a通常在基體材料流動前緣576b前進(jìn)到第二增強(qiáng)材料566b中的距離上受到壓縮。其他所有的在后面的增強(qiáng)材料中注射基體材料的過程以同樣方式進(jìn)行。
最后的增強(qiáng)材料566d具有如下特性不允許在壓力下注入的基體材料使位于增強(qiáng)材料566d上方的蓋模534發(fā)生變形。產(chǎn)生的結(jié)果就是基體材料570壓擠位于其下的各層增強(qiáng)材料566a、566b、566c、566d。
基體材料在各層增強(qiáng)材料566a、566b、566c、566d中的浸漬和基體材料流動前緣576a，576b、576c、576d的前進(jìn)是由接觸壁540施加在增強(qiáng)材料566a、566b、566c、566d上的壓力調(diào)控的并與施加在上層增強(qiáng)材料的壓力相對應(yīng)。在浸漬步驟中，增強(qiáng)材料566a、566b、566c、566d附近的多余流體或氣體或多余的基體材料可以通過排出口544排出(如箭頭545所示)。
擠壓步驟通常增加生產(chǎn)的復(fù)合材料構(gòu)件中的纖維含量并改善成批加工的本實施方案的構(gòu)件的可重復(fù)性。這一步驟經(jīng)常通過經(jīng)由凸模547對蓋模534施加的擠壓力來實現(xiàn)(如箭頭549所示)，如圖31所示。隔離體543a、543b、543c通常足夠硬，從而依照隔離體543a、543b、543c的幾何形狀擠壓經(jīng)浸漬的增強(qiáng)材料582a、582b、582c、582d。正因為如此，隔離體543a、543b、543c的破碎通常保持最小程度。
在本實施方案中，復(fù)合材料構(gòu)件582a、582b、582c、582d的壓實通常發(fā)生在一個方向，而這個方向不必與復(fù)合材料構(gòu)件582a、582b、582c、582d的表面垂直。在以前的實施方案中，構(gòu)件的壓實通常是由在垂直復(fù)合材料構(gòu)件的表面方向施加擠壓負(fù)荷的控制流體實現(xiàn)的。
然而，控制流體578可以任選地注入蓋模534和最后一個增強(qiáng)材料582d之間，所述增強(qiáng)材料上覆蓋或未覆蓋膜。或者，如圖33所示，每一個增強(qiáng)材料566a、566b、566c、566d都覆蓋膜536，該膜被設(shè)計為與同時注入每個隔離體543a、543b、543c之間的控制流體相互作用。在這些情況下，控制流體可以被注入多孔隔離體543a、543b、543c中，也可以如圖33所示，直接注入到隔離體543a、543b、543c和覆蓋增強(qiáng)材料582a、582b、582c、582d的附加膜之間。
或者，膜536插入到隔離體543a、543b、543c和增強(qiáng)材料582a、582b、582c、582d之間，使得控制流體仍然可以被注入多孔隔離體543a、543b、543c中或被直接注入到隔離體543a、543b、543c和增強(qiáng)材料582a、582b、582c、582d之間。
固化步驟與本發(fā)明第四實施方案中所述的固化步驟相對應(yīng)。如圖32的示例性實施方案所示，在固化和/或凝固階段，模具組件530始終受到擠壓力，固化和/或凝固步驟更具體地包括固化和/或凝固第一復(fù)合材料構(gòu)件582a以及接下來固化和/或凝固其他復(fù)合材料構(gòu)件582b、582c、582d(如箭頭551所示)。在固化完成后，有時需要拋光步驟以滿足最終復(fù)合材料構(gòu)件的規(guī)格要求。
圖34示出根據(jù)本發(fā)明第七實施方案的模具組件630和生產(chǎn)復(fù)合材料構(gòu)件的方法。
在本實施方案中，模具組件630包括多孔介質(zhì)653，該介質(zhì)設(shè)置在蓋模634的壓縮室652里，且通?？刂苹驕p小從流體控制孔658注入流至出口660的流體在壓縮室652中的前進(jìn)速率?；蛘?，多孔介質(zhì)可以用其他粒狀介質(zhì)如沙子或纖維介質(zhì)來代替。
多孔介質(zhì)653通常是可變形元件131，在操作中該元件允許流體穿過，但是其多孔組成有效地幫助控制或限制控制流體的流動擴(kuò)散。在一些情況下，依賴于增強(qiáng)材料的物理性質(zhì)，基體材料的化學(xué)性質(zhì)，控制流體的性質(zhì)和模具組件630工作時的壓力和溫度條件，可能需要參照增強(qiáng)材料中基體材料的流動擴(kuò)散來控制控制流體的流動擴(kuò)散。
例如，壓縮室652中從流體控制孔658流至出口660的控制流體通常會對被自由基體材料溶脹的區(qū)域中的膜636產(chǎn)生有效而非均勻的擠壓力，從而促進(jìn)自由基體材料流向增強(qiáng)材料。通過在壓縮室652中設(shè)置多孔介質(zhì)653，可以延遲控制流體在壓縮室652中的擴(kuò)散，使得控制流體流動前緣(未示出)不超過基體材料流動前緣，從而有效地協(xié)助基體材料浸漬增強(qiáng)材料。
盡管借助實施方案描述了本發(fā)明，但是在不背離權(quán)利要求書限定的本發(fā)明的精神和本質(zhì)的情況下，可以對其做出改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.用于由通常為固相的增強(qiáng)材料和通常為液相的基體材料生產(chǎn)復(fù)合材料構(gòu)件的模具組件，所述模具組件包括a)模座，其包括用于接收增強(qiáng)材料的增強(qiáng)材料室和用于向所述增強(qiáng)材料室中注射基體材料的基體材料注入口；b)蓋模，其包括壓縮室和用于向所述壓縮室中注射流體的流體控制孔，構(gòu)造所述蓋模使其密封地安裝在所述模座上，從而所述增強(qiáng)材料室和所述壓縮室相鄰；以及c)可變形部件，該部件設(shè)置在所述增強(qiáng)材料室和所述壓縮室限定的間隙中，從而在受到流體的擠壓時將基體材料壓向增強(qiáng)材料。
2.權(quán)利要求1的模具組件，其中所述基體材料注入口包括設(shè)置在所述增強(qiáng)材料室的接觸壁上的擴(kuò)散通道。
3.權(quán)利要求2的模具組件，其中所述模座包括排出口。
4.權(quán)利要求1的模具組件，其中所述排出口可與真空源相連，從而在所述增強(qiáng)材料室中選擇性地產(chǎn)生至少部分真空。
5.權(quán)利要求1的模具組件，其中模座包括接觸壁、圍繞所述接觸壁延伸的外圍壁和圍繞所述外圍壁延伸的肩部；所述蓋模包括壓縮壁、圍繞所述壓縮壁延伸的外圍壁以及圍繞所述外圍壁延伸的肩部，經(jīng)由互補(bǔ)的凸臺和凹槽裝置將所述蓋模密封地安裝在所述模座上，所述凸臺和凹槽裝置沿所述模座和所述蓋模的所述肩部設(shè)置。
6.權(quán)利要求5的模具組件，其中所述凸臺和凹槽裝置具有通常呈三角形的橫截面輪廓。
7.權(quán)利要求1的模具組件，其中所述流體控制孔可與流體源相連，從而在所述壓縮室中產(chǎn)生壓力。
8.權(quán)利要求1的模具組件，其中所述流體控制孔在蓋模中延伸，且所述基體材料注入口在所述模座中沿大體相似的方向延伸。
9.權(quán)利要求1的模具組件，其中所述蓋模包括從所述壓縮室延伸穿過所述蓋模的出口。
10.權(quán)利要求9的模具組件，其中所述出口與真空源相連，從而在所述壓縮室中選擇性地產(chǎn)生至少部分真空。
11.權(quán)利要求9的模具組件，其中所述出口包括用于調(diào)節(jié)流經(jīng)所述出口的控制流體流量的閥門。
12.權(quán)利要求1的模具組件，其中所述間隙的厚度是可變的。
13.權(quán)利要求12的模具組件，其中所述壓縮室具有第一厚度，所述增強(qiáng)材料室具有第二厚度，且所述第一和第二厚度在所述可變形部件發(fā)生形變時是可變的。
14.權(quán)利要求1的模具組件，其中所述可變形部件包括密封安裝在所述增強(qiáng)材料室和所述壓縮室之間的膜。
15.權(quán)利要求14的模具組件，其中所述膜是不能滲透液體的。
16.權(quán)利要求14的模具組件，其中所述膜可透氣的。
17.權(quán)利要求1的模具組件，其中所述模具組件包括引起注入所述模具組件中的控制流體產(chǎn)生振動的裝置，從而排出夾帶在增強(qiáng)材料中的殘余氣體。
18.權(quán)利要求1的模具組件，其中所述模具組件包括溫度控制裝置。
19.權(quán)利要求1的模具組件，所述增強(qiáng)材料室包括用于定位增強(qiáng)材料的接觸壁，所述接觸壁具有可控的表面光潔度。
20.權(quán)利要求1的模具組件，其中所述模座和所述蓋模是剛性的。
21.權(quán)利要求1的模具組件，其中所述可變形部件包括可變形元件和膜，所述膜被密封地設(shè)置在所述增強(qiáng)材料室和所述壓縮室之間；所述可變形元件被設(shè)置在至少部分壓縮室中。
22.權(quán)利要求21的模具組件，其中對可變形元件的表面進(jìn)行機(jī)械加工，使其與復(fù)合材料構(gòu)件的形狀互補(bǔ)。
23.權(quán)利要求22的模具組件，其中所述部件的機(jī)械加工表面包括一系列被構(gòu)造成用于接收所述膜的槽形通道。
24.權(quán)利要求21的模具組件，其中所述可變形元件通過所述流體控制孔直接注入所述間隙中。
25.權(quán)利要求21的模具組件，其中所述可變形元件包括常見的多孔彈性材料。
26.權(quán)利要求1的模具組件，其中所述可變形部件包括設(shè)置在至少部分所述壓縮室中且與所述增強(qiáng)材料室相鄰的彈性材料。
27.權(quán)利要求1的模具組件，其中所述蓋模包括多個間隔部分，構(gòu)造這些間隔部分以使其互相之間可以朝向和遠(yuǎn)離所述增強(qiáng)材料室獨(dú)立運(yùn)動，從而提供具有可變厚度的間隙。
28.權(quán)利要求1的模具組件，其中所述模具組件進(jìn)一步包括設(shè)置在所述壓縮室中的且與所述增強(qiáng)材料室相鄰的管，所述管連接至壓力源且在壓力源產(chǎn)生的壓力下可變形，所述管包括至少一個穿過所述蓋模而設(shè)置的末端，用于控制所述管中的壓力。
29.權(quán)利要求1的模具組件，其中所述蓋模包括壓縮壁，所述壓縮壁包括相鄰所述可變形部件設(shè)置的多個通道。
30.權(quán)利要求29的模具組件，其中所述多個通道包括構(gòu)造成網(wǎng)格的縱向通道和橫向通道，從而與所述可變形部件配合。
31.權(quán)利要求29的模具組件，其中所述模座的基體材料注入口包括在所述增強(qiáng)材料室的接觸壁上延伸的擴(kuò)散通道；所述擴(kuò)散通道通常與至少一個橫向通道對準(zhǔn)，且所述模座的所述基體材料注入口通常與至少一個縱向通道對準(zhǔn)。
32.用于由通常為固相的增強(qiáng)材料和通常為液相的基體材料生產(chǎn)預(yù)定數(shù)量的復(fù)合材料構(gòu)件的模具組件，所述模具組件包括a)包括增強(qiáng)材料室的模座；b)包括壓縮室的蓋模；c)至少一個框架組件，每個框架組件都包括限定其他相應(yīng)的增強(qiáng)材料室和其他相應(yīng)的壓縮室的隔離體；構(gòu)造所述至少一個框架組件以使其密封地相鄰堆疊且位于所述模座和所述蓋模之間，由此每一個所述增強(qiáng)材料室都朝向一個所述壓縮室，以限定相鄰的成對室；d)用于將基體材料注入增強(qiáng)材料室中的基體材料注入口；e)用于將流體注入壓縮室中的流體控制孔；以及f)可變形部件，該部件設(shè)置在所述相鄰的成對室之間，從而在受到流體的擠壓時將基體材料壓向增強(qiáng)材料。
33.權(quán)利要求32的模具組件，其中每一個所述可變形部件都是密封地設(shè)置在增強(qiáng)材料室和壓縮室的相鄰成對室之間的膜。
34.權(quán)利要求32的模具組件，其中所述模具組件還包括排出口和出口，所述排出口從增強(qiáng)材料室延伸穿過所述模具組件；所述出口從所述壓縮室延伸穿過所述模具組件。
35.權(quán)利要求32的模具組件，其中所述蓋模是所述至少一個框架組件之一。
36.權(quán)利要求32的模具組件，其中所述蓋模是所述至少一個框架組件之一，該框架組件包括被構(gòu)造為剛性地安裝在其各自的增強(qiáng)材料室中的蓋板加強(qiáng)件。
37.權(quán)利要求32的模具組件，其中所述隔離體是剛性的。
38.用于由增強(qiáng)材料和基體材料生產(chǎn)預(yù)定數(shù)量的復(fù)合材料構(gòu)件的模具組件，所述模具組件包括a)包括接觸壁的模座；b)至少一個框架組件，構(gòu)造所述框架組件以使其密封地相鄰堆疊在限定堆積室的所述模座上；c)用于經(jīng)由所述模座和所述至少一個框架組件將基體材料注入增強(qiáng)材料中的基體材料注入口；d)可變形部件，各所述部件均具有各自的壓縮壁和各自的接觸壁，構(gòu)造所述可變形元件使其與增強(qiáng)材料交替地堆疊在所述堆積室中，由此每個所述接觸壁朝向所述壓縮壁之一；以及e)蓋模，其包括各自的壓縮壁且安裝在所述堆積室中。
39.權(quán)利要求38的模具組件，其中每個所述可變形部件都是多孔彈性材料。
40.權(quán)利要求39的模具組件，其中所述至少一個框架組件中的每一個都包括用于將所述堆積室中的流體注入所述可變形元件中的流體控制孔。
41.權(quán)利要求38的模具組件，其中所述至少一個框架組件中的每一個和所述模座都是密封地相鄰成對堆疊的，所述模具組件進(jìn)一步包括密封設(shè)置在所述相鄰對之間的膜。
42.權(quán)利要求41的模具組件，其中所述至少一個框架組件中的每一個都包括延伸的流體控制孔，該孔用于在每個所述可變形部件和所述堆積室中的每個所述膜之間注入流體。
43.權(quán)利要求1的模具組件，其中所述模具組件包括設(shè)置在速數(shù)壓縮室中的多孔介質(zhì)，所述孔用于控制注入所述壓縮室中的流體的傳遞。
44.權(quán)利要求1的模具組件，其中多孔介質(zhì)由常見的可變形元件制成。
45.用于由增強(qiáng)材料和基體材料生產(chǎn)復(fù)合材料構(gòu)件的模具組件，所述模具組件包括a)模座，其包括用于接收增強(qiáng)材料的增強(qiáng)材料室以及用于向增強(qiáng)材料室中注入基體材料的基體材料注入口；b)蓋模，其包括壓縮室和用于向壓縮室中注入控制流體的流體控制孔，構(gòu)造所述蓋模以使其密封地安裝在所述模座上，由此所述增強(qiáng)材料室和所述壓縮室是相鄰的；以及c)可變形膜，該膜設(shè)置在由所述增強(qiáng)材料室和所述壓縮室限定的間隙中；由此，在操作時，經(jīng)由所述注入口在位于所述增強(qiáng)材料中的增強(qiáng)材料中注射基體材料，基體材料的第一部分浸漬增強(qiáng)材料且基體材料的第二部分保留在增強(qiáng)材料室中且使可變形膜發(fā)生形變，當(dāng)經(jīng)由所述控制孔向所述壓縮室中注射時，所述第二部分在對所述可變形膜施壓的流體的作用下流向增強(qiáng)材料。
46.由增強(qiáng)材料和基體材料生產(chǎn)復(fù)合材料構(gòu)件的方法，該方法包括a)在第一模具部分的第一室和第二模具部分的第二室之間密封設(shè)置可變形部件，所述第一室接收增強(qiáng)材料；b)使用注入所述第一室的基體材料浸漬增強(qiáng)材料；c)通過使注入所述第二室中的控制流體對所述可變形膜施加壓力，將基體材料壓向增強(qiáng)材料。
47.權(quán)利要求46的方法，其中浸漬所述增強(qiáng)材料是在低于大氣壓的真空壓力下進(jìn)行的。
48.權(quán)利要求46的方法，其中所述將基體材料壓向增強(qiáng)材料是與加熱所述控制流體同時進(jìn)行的。
49.權(quán)利要求46的方法，其中所述將基體材料壓向增強(qiáng)材料是在高于大氣壓的擠壓壓力下進(jìn)行的。
50.權(quán)利要求46的方法，其進(jìn)一步包括振動經(jīng)浸漬的增強(qiáng)材料，以排出夾帶在增強(qiáng)材料中的大部分殘余氣體。
51.權(quán)利要求46的方法，其進(jìn)一步包括在大于大氣壓的擠壓壓力下凝固復(fù)合材料構(gòu)件。
52.權(quán)利要求46的方法，其進(jìn)一步包括借助施加在所述模具上的熱傳遞來固化增強(qiáng)材料，以及在大于大氣壓的擠壓壓力下凝固復(fù)合材料構(gòu)件。
53.權(quán)利要求52的方法，其中所述增強(qiáng)材料的固化使用紫外線。
54.權(quán)利要求51的方法，其中所述復(fù)合材料構(gòu)件的凝固是在降低增強(qiáng)材料的溫度的同時進(jìn)行的。
55.權(quán)利要求46的方法，其進(jìn)一步包括在與所述可變形部件相鄰的第二模具部分的第二室中設(shè)置可變形元件。
56.權(quán)利要求46的方法，其進(jìn)一步包括在與所述可變形部件相鄰的第二模具部分的第二室中設(shè)置管。
57.權(quán)利要求56的方法，其中所述通過對控制流體加壓而使基體材料流向增強(qiáng)材料是在對所述管加壓的同時進(jìn)行的，由此所述管變形且通過壓縮所述控制流體來壓縮所述部件。
58.權(quán)利要求56的方法，其中所述通過對控制流體加壓而使基體材料流向增強(qiáng)材料是在對所述管加壓的同時進(jìn)行的，由此所述管變形且壓縮所述部件。
59.權(quán)利要求46的方法，其中所述通過對控制流體加壓而使基體材料流向增強(qiáng)材料是在改變所述第二模具部分的間隔部分相對于所述部件的位置的同時進(jìn)行的。
60.權(quán)利要求46的方法，其進(jìn)一步包括使與所述第二模具部分中的通道匹配的所述部件變形，所述第二模具部分與所述部件相鄰設(shè)置。
61.權(quán)利要求46的方法，其進(jìn)一步包括在與所述可變形部件相鄰的第二模具部分的第二室中設(shè)置多孔介質(zhì)。
62.用于由增強(qiáng)材料和基體材料生產(chǎn)預(yù)定數(shù)量的復(fù)合材料構(gòu)件的方法，該方法包括a)在第一模具部分的增強(qiáng)材料室和第二模具部分的壓縮室之間密封設(shè)置可變形部件，所述增強(qiáng)材料室包括增強(qiáng)材料；b)通過相鄰堆疊數(shù)個后面的模具部分，重復(fù)所述的密封設(shè)置可變形部件，所述堆疊個數(shù)是由要生產(chǎn)的構(gòu)件的預(yù)定數(shù)量決定的；c)使用注入所述增強(qiáng)材料室中的基體材料浸漬增強(qiáng)材料；以及d)通過使注入所述第二室中的控制流體對所述可變形膜施加壓力，將基體材料壓向增強(qiáng)材料。
63.權(quán)利要求62的方法，其中在所述的使用注入增強(qiáng)材料室的基體材料浸漬增強(qiáng)材料的過程中，每次依次將基體材料注入相鄰增強(qiáng)材料的注射之間存在延遲。
64.權(quán)利要求62的方法，其進(jìn)一步包括通過加熱第一模具部分來固化增強(qiáng)材料；由此借助來自以前加熱的模具部分的熱傳遞依次加熱所述第二模具部分和所述后面的模具部分。
65.用于由增強(qiáng)材料和基體材料生產(chǎn)預(yù)定數(shù)量的復(fù)合材料構(gòu)件的方法，該方法包括a)在通過在模座組件上密封設(shè)置框架組件而產(chǎn)生的堆積室中設(shè)置增強(qiáng)材料和可變形部件的交替堆積體；b)使用注入所述堆積室中的基體材料浸漬增強(qiáng)材料；以及c)通過對所述的增強(qiáng)材料和可變形部件的堆積體加壓而將基體材料壓向增強(qiáng)材料并沿所述增強(qiáng)材料壓縮。
66.權(quán)利要求65的方法，其中所述使用基體材料浸漬增強(qiáng)材料是在將基體材料連續(xù)注射到相鄰增強(qiáng)材料中的同時進(jìn)行的，每次所述注射之間稍有延遲。
67.權(quán)利要求66的方法，其中所述壓縮基體材料是在所述的連續(xù)注射基體材料的同時進(jìn)行的，所述連續(xù)注射基體材料至少包括向第一增強(qiáng)材料中的第一次注射和向第二增強(qiáng)材料中的第二次注射，所述第二次注射比所述第一次注射滯后；所述第二次注射通過對設(shè)置在所述第一和第二增強(qiáng)材料之間的所述可變形部件加壓來壓縮所述第一增強(qiáng)材料。
68.權(quán)利要求66的方法，其中所述設(shè)置增強(qiáng)材料和可變形部件的交替堆積體進(jìn)一步在增強(qiáng)材料和可變形部件之間提供膜。
69.權(quán)利要求68的方法，其中所述將基體材料壓向增強(qiáng)材料并沿所述增強(qiáng)材料壓縮是在使注入所述堆積室中的控制流體對所述膜加壓的同時進(jìn)行的。
全文摘要
本發(fā)明總體上涉及模具組件(32，34)以及使用模具組件生產(chǎn)復(fù)合材料構(gòu)件的方法，更具體地，這些構(gòu)件是由通常為固相的增強(qiáng)材料和通常為液相的基體材料得到的。為了使用基體材料浸漬增強(qiáng)材料從而生產(chǎn)復(fù)合材料構(gòu)件，可以使用多種類型的模具和方法，但是，根據(jù)選擇的模具和方法的類型，生產(chǎn)方法的效率和周期顯著變化。本發(fā)明涉及模具組件和使用該模具組件生產(chǎn)復(fù)合材料構(gòu)件的方法，該方法包括將基體材料注入含有增強(qiáng)材料和有助于基體材料向增強(qiáng)材料浸漬的可變形部件(36)的模具組件。
文檔編號B29C70/54GK1842411SQ200480024578
公開日2006年10月4日 申請日期2004年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月27日
發(fā)明者埃杜阿多·魯伊茲, 弗朗科伊斯·特羅丘 申請人:蒙特利爾艾科爾工藝技術(shù)公司