金屬片在模具上通過(guò)微焊臨時(shí)保持的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種注射成型樹(shù)脂的方法，諸如RTM模制。該方法使得能夠制造包括樹(shù)脂體部和形成復(fù)合材料部件的表面的片或條的復(fù)合材料部件。該復(fù)合材料部件可為軸流渦輪機(jī)的環(huán)形壓氣機(jī)殼體，其具有復(fù)合材料環(huán)形壁。該方法包括以下步驟：(a)通過(guò)諸如焊縫或微焊縫等緊固器件將片抵靠模具表面放置并保持(104)；(b)在模具中注射樹(shù)脂和使樹(shù)脂固化(110)，以通過(guò)將樹(shù)脂粘合至片而形成體部；當(dāng)釋放力(62)施加到復(fù)合材料上時(shí)，通過(guò)緊固器件釋放片，并且釋放復(fù)合材料部件的部件(111)。
【專利說(shuō)明】金屬片在模具上通過(guò)微焊臨時(shí)保持

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種樹(shù)脂注射成型的方法。更特別地，本發(fā)明涉及一種將復(fù)合材料部件與金屬片模制的方法，其中所述金屬片形成注射成型的復(fù)合材料部件的表面。本發(fā)明還涉及一種根據(jù)本發(fā)明的渦輪機(jī)壓氣機(jī)的復(fù)合材料模制殼體。

【背景技術(shù)】
[0002]軸向渦輪機(jī)的重量，特別地是在飛機(jī)中的軸向渦輪機(jī)的重量應(yīng)當(dāng)降低。為了獲得該目的，需要降低其殼體的重量。該重量的降低通過(guò)將復(fù)合材料用于制備例如壓氣機(jī)的外殼體而變成可能。然而，這樣的外殼體可能具有金屬插入件，例如金屬條，用作耐磨材料環(huán)形層的抓持面。這是有益的，因?yàn)槟湍拥母街栽诮饘偕媳仍趶?fù)合材料上更好。
[0003]可從文件EP 2418387A1已知一種軸向渦輪機(jī)的壓氣機(jī)殼體。該殼體包括復(fù)合材料壁，其中金屬條施加在殼體的內(nèi)表面上。復(fù)合材料壁由布置在模具中的預(yù)成型件形成，該預(yù)成型件在RTM過(guò)程中在該模具中接收注射的樹(shù)脂。金屬條通過(guò)使用膠水在模制后附接至復(fù)合材料壁。該壓氣機(jī)殼體的實(shí)施例用于連結(jié)復(fù)合材料殼體和金屬條。然而，金屬條在外殼中的定位由于殼體的彎曲的形狀而變得復(fù)雜。
[0004]為了簡(jiǎn)化金屬條的實(shí)施，本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知將金屬條抵靠模具表面定位，并且然后在上方布置復(fù)合材料部件的預(yù)成型件。該金屬條是由預(yù)成型件保持，該預(yù)成型件自身由模具在模具閉合時(shí)鎖定在位。然而，注射的樹(shù)脂的壓力可能將預(yù)成型件移動(dòng)和變形。因此，該金屬條可能大幅度地移動(dòng)，并且可能不再處于其預(yù)定位置。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]摶術(shù)問(wèn)是頁(yè)
[0006]本發(fā)明旨在解決至少一個(gè)由現(xiàn)有技術(shù)引起的問(wèn)題。更特別地，本發(fā)明旨在改進(jìn)條在注塑模具中的保持。
_7] 技術(shù)方案
[0008]本發(fā)明涉及一種制造復(fù)合材料部件的方法，該復(fù)合材料部件包括樹(shù)脂體部和形成所述部件的表面的金屬片，所述方法包括以下步驟:(a)將片抵靠模具的表面放置；(b)在模具中注射樹(shù)脂和使樹(shù)脂固化以通過(guò)將樹(shù)脂粘合至金屬片而形成體部；(C)移除復(fù)合材料部件；其特征在于步驟(a)包括通過(guò)緊固器件將片緊固在模具表面的步驟，該緊固器件構(gòu)造為在步驟(b)過(guò)程中保持片并且用于在步驟(C)過(guò)程中當(dāng)施加釋放復(fù)合材料部件的力時(shí)而釋放片。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，緊固器件包括以下的一個(gè)或多個(gè):焊接部、微焊部、電阻焊部、錫焊部、膠粘部、釘接部、螺釘連接部。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，緊固器件構(gòu)造為當(dāng)在ΙΟΟΝ/m2到10000N/m2范圍內(nèi)的力沿模具釋放方向施加到片時(shí)優(yōu)選地通過(guò)斷裂所述器件而釋放片。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，緊固器件構(gòu)造為使得片到模具表面的緊固弱于在樹(shù)脂的固化后片與體部的緊固。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，步驟(a)的片初始為大體平的并且柔性的，并且在呈弧形的或向內(nèi)彎曲的模具的表面上被彎曲。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，在步驟(b)之前，所述方法包括在步驟(b)之前的將覆蓋片的纖維預(yù)成型件引入模具中的步驟(b_3)，所述預(yù)成型件優(yōu)選地在復(fù)合材料部件的體部的大部分體積中延伸。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，該方法包括在步驟(b_3)和步驟(b)之間的步驟(b-1)，在該步驟(b-Ι)過(guò)程中，預(yù)成型件將片壓靠模具的表面，可選地該預(yù)成型件將片變形并且將其更大程度地抵靠模具表面。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，纖維預(yù)成型件包括纖維層的堆疊，該纖維層優(yōu)選地是編織物。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，纖維預(yù)成型件包含碳纖維和/或玻璃纖維，該預(yù)成型件優(yōu)選地由樹(shù)脂預(yù)浸潰。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，片包括具有主延伸軸線的條形形狀；緊固器件平行于主延伸軸線分布。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，每個(gè)緊固器件包括在0.0Olmm至20.0Omm范圍內(nèi)，優(yōu)選地在0.005mm至2.0Om范圍內(nèi)，更優(yōu)選地在0.0lOmm至0.05mm范圍內(nèi)的大體直徑。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，復(fù)合材料部件是軸流壓氣機(jī)的環(huán)形的外殼體等，具有內(nèi)環(huán)形表面，所述片為抵靠?jī)?nèi)環(huán)形表面而施加的環(huán)形片，所述片可選地成形為拱形。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，內(nèi)環(huán)形表面具有變化的半徑，該片包括在其表面上分布的多個(gè)穿孔或切口以提高其貼合內(nèi)表面的能力。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，環(huán)形殼體由環(huán)形殼體半部分形成，環(huán)形殼體半部分由軸向延伸平面分隔，所述平面可選地還分隔所述片，優(yōu)選地所述殼體半部包括徑向延伸的軸向凸緣和環(huán)形凸緣。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，片由耐磨材料層覆蓋，該耐磨材料層適合于與轉(zhuǎn)子葉片的端部通過(guò)磨損配合以提供密封。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，片是金屬的，可選地該片狀件包含鋼、鋁、鈦、銅和/或這些材料中的至少一種的合金。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，片是金屬箔或金屬帶。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，緊固器件形成至少一個(gè)緊固區(qū)域，優(yōu)選地形成從彼此隔開(kāi)的若干緊固區(qū)域。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，緊固區(qū)域包括至少一個(gè)、優(yōu)選地若干個(gè)緊固點(diǎn)。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，每個(gè)緊固區(qū)域和/或每個(gè)緊固點(diǎn)具有一定的拉伸強(qiáng)度和/或剪切強(qiáng)度，該拉伸強(qiáng)度和/或剪切強(qiáng)度小于500N，優(yōu)選地小于10N，更優(yōu)選地小于0.1N。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，每個(gè)緊固區(qū)域具有的一定的彈力，該彈力小于1000J，優(yōu)選地小于100J，更優(yōu)選地小于10J，可選地小于1J。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，片是環(huán)形的并且沿軸向方向具有大于1%的直徑變化，優(yōu)選地具有大于3%的直徑變化。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，模具是充分剛硬的。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，片的厚度小于2.00mm，優(yōu)選地小于0.50mm，更優(yōu)選地小于 0.10mnin
[0032]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，在步驟(b)過(guò)程中，注射在Ibar到15bar范圍內(nèi)的壓力下進(jìn)行。
[0033]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，模具適合于打開(kāi)和閉合。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，預(yù)成型件在模具閉合時(shí)壓縮。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，當(dāng)片在步驟(b_l)過(guò)程中壓靠金屬模具表面時(shí)，該片優(yōu)選地彈性變形，更優(yōu)選地大部分彈性變形，并且可選地塑性地變形。
[0036]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)
[0037]本發(fā)明幫助簡(jiǎn)化片在模具中的保持。實(shí)現(xiàn)一些點(diǎn)焊可能就足夠，這僅需要很小的成本。此外,該方法還允許保持片相對(duì)于復(fù)合材料部件的精確定位。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0038]圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的軸流渦輪機(jī)。
[0039]圖2是根據(jù)本發(fā)明的渦輪機(jī)壓氣機(jī)的示意圖。
[0040]圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的模制方法的流程圖。
[0041]圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明的抵靠模制表面引入金屬片的步驟。
[0042]圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明的將金屬片固定在模具表面上的步驟。
[0043]圖6是沿圖5中標(biāo)記的線6-6的剖視圖，并且圖表了根據(jù)本發(fā)明的抵靠模制表面建立纖維預(yù)成型件的步驟。
[0044]圖7顯示了根據(jù)本發(fā)明的部分閉合模具的步驟。
[0045]圖8顯示了沿圖7的線8-8的剖視圖。
[0046]圖9示出了本發(fā)明的通過(guò)預(yù)成型件在金屬片上施加壓力的步驟。
[0047]圖10圖示了根據(jù)本發(fā)明的將樹(shù)脂注射到模具中并使樹(shù)脂聚合的步驟。
[0048]圖11顯示了根據(jù)本發(fā)明的金屬片的釋放的步驟。
[0049]圖12示意性地顯示了本發(fā)明的復(fù)合材料模制部件取出的步驟。

【具體實(shí)施方式】
[0050]在下面的描述中，術(shù)語(yǔ)內(nèi)部的或內(nèi)在的和外部的或外在的是指相對(duì)于軸流渦輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸線的位置。
[0051]圖1示意性地顯示了軸流渦輪機(jī)。在該例中為雙流渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)2包括稱為低壓壓氣機(jī)4的第一壓縮級(jí)、稱為高壓壓氣機(jī)7的第二壓縮級(jí)、燃燒室9和一個(gè)或多個(gè)渦輪級(jí)10。在操作過(guò)程中，經(jīng)由中心軸傳遞至轉(zhuǎn)子12的渦輪10的機(jī)械功率使得兩個(gè)壓氣機(jī)4和7運(yùn)動(dòng)。這意味著，提高傳動(dòng)比可增大傳遞至壓氣機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度。替代的，多個(gè)渦輪級(jí)可經(jīng)由中心軸而每個(gè)都被連接至壓氣機(jī)級(jí)。這些包括與定子葉片排相關(guān)聯(lián)的若干轉(zhuǎn)子葉片排。轉(zhuǎn)子繞旋轉(zhuǎn)軸線14的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生空氣流，并且逐漸地壓縮空氣流直到進(jìn)入燃燒室10。
[0052]進(jìn)氣風(fēng)扇16聯(lián)接至風(fēng)扇轉(zhuǎn)子12并且產(chǎn)生空氣流，該空氣流被分為第一流體18和第二流體20，其中第一流體18通過(guò)渦輪機(jī)的上述不同級(jí)，第二流體20沿著渦輪機(jī)經(jīng)過(guò)環(huán)形管道(部分示出)，然后與第一流體在渦輪出口處匯合。第一流體18和第二流體20是環(huán)形的，它們由渦輪機(jī)的殼體引導(dǎo)。為了該目的，殼體可具有在內(nèi)部或外部的金屬環(huán)或圓柱形壁。
[0053]圖2是圖1的渦輪機(jī)2的軸流壓氣機(jī)的剖視圖。壓氣機(jī)可為低壓壓氣機(jī)4?？捎^察到第一流體18和第二流體20的分隔鼻件和風(fēng)扇16的一部分。轉(zhuǎn)子12包括若干排轉(zhuǎn)子葉片24，在該例中有三排。
[0054]低壓壓氣機(jī)4包括多個(gè)整流器，在該例中包括4個(gè)，每個(gè)整流器包括一排定子葉片26。整流器與風(fēng)扇16相關(guān)聯(lián)，或者與一排轉(zhuǎn)子葉片相關(guān)聯(lián)，以使空氣流變直或?qū)⒖諝饬髡?，從而將流體的速度轉(zhuǎn)換為壓力。
[0055]壓氣機(jī)包括至少一個(gè)復(fù)合材料部件28，諸如外殼體28。復(fù)合材料部件28可包括用于將分隔鼻件22固定和/或以固定至渦輪機(jī)32的中間殼體的環(huán)形凸緣30。環(huán)形凸緣30可包括安裝孔(未示出)以允許通過(guò)螺栓或鎖緊螺栓附接。復(fù)合材料部件28為環(huán)形形狀，具有繞渦輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸線14的旋轉(zhuǎn)輪廓。
[0056]復(fù)合材料部件28包括可選地具有環(huán)形壁34的形狀的本體。環(huán)形壁34具有子彈形狀，沿軸線14具有半徑變化。該半徑變化可以顛倒。環(huán)形壁34具有雙曲率的內(nèi)表面，一個(gè)曲率沿軸向平面，另一個(gè)曲率沿徑向平面。應(yīng)當(dāng)理解的是，徑向平面垂直于軸線14，而軸向平面軸向地和徑向地延伸。
[0057]環(huán)形壁34可具有一系列安裝孔(未示出)以用于固定定子葉片26。安裝孔可提供有插入件(未示出)，用于加強(qiáng)復(fù)合材料部件28的復(fù)合材料。這些插入件可結(jié)合到凸緣30或環(huán)形壁34的厚度中。
[0058]復(fù)合材料部件28還可作為是環(huán)形耐磨層36的支撐體，該環(huán)形耐磨層36抵靠環(huán)形壁34布置并且意圖為提供與轉(zhuǎn)子葉片24的外端的密封。復(fù)合材料部件28可包括復(fù)合材料，例如具有有機(jī)基質(zhì)和碳纖維。
[0059]為了改善耐磨層36的粘附性，復(fù)合材料部件28包括至少一個(gè)，優(yōu)選地若干個(gè)條38 (也稱為片38或帶38)，該條優(yōu)選地為金屬的，并且介于每層耐磨層36和復(fù)合材料部件28之間。它們具有環(huán)形形狀。片38可軸向延伸在大部分耐磨層36的上方。
[0060]復(fù)合材料部件28可為外殼體的半殼。其可形成外殼體的沿順著軸線14延伸的平面而分開(kāi)的一部分。為了結(jié)合半殼，半殼設(shè)置有軸向凸緣以緊固至彼此。
[0061]根據(jù)本發(fā)明的范圍，環(huán)形壁是可選的方面。片可施加到復(fù)合材料部件的任意體部，例如，形成任意材料塊的體部。
[0062]圖3示出了制造復(fù)合材料部件的方法的流程圖，該復(fù)合材料部件包括樹(shù)脂體部和形成所述部件的表面的金屬片。復(fù)合材料部件可通過(guò)RTM方法(樹(shù)脂傳遞模制)制備，允許樹(shù)脂傳遞至包括預(yù)成型件的模具中。
[0063]該方法可包括下列步驟的可能以該順序的連續(xù)、過(guò)程:
[0064](a-1)供應(yīng)或制造100片；
[0065](a)將片至少部分地抵靠模具的表面放置104 ；
[0066](a+Ι)將片使用緊固器件緊固105在模具表面上；
[0067](b-3)將預(yù)成型件抵靠片放置106在模具中；
[0068](b-2)部分地閉合107模具；
[0069](b-1)在模具的完全閉合過(guò)程中通過(guò)預(yù)成型件在片上施加109壓力；
[0070](b)注射和固化110樹(shù)脂；
[0071](Cl)將片從緊固器件釋放111 ；
[0072](c2)將復(fù)合材料部件從模具移除112。
[0073]在步驟(a-Ι)中提供或制造的片是大致平的。當(dāng)片整合到復(fù)合材料部件中時(shí)，片的尺寸可大致對(duì)應(yīng)于由片占據(jù)的展開(kāi)形狀。片狀件大體是薄的。其厚度小于2.00mm，優(yōu)選地小于0.20mm。其本質(zhì)上是柔性的。柔性的意味著該片可拱起以形成圓形的至少十分之一，優(yōu)選地形成半圓，而同時(shí)彈性變形。其構(gòu)造為拱起，例如通過(guò)形成半圓，并且通過(guò)彈性變形貼合環(huán)形壁的內(nèi)表面。步驟(a-Ι)可為步驟(a)的子步驟。
[0074]該片是大致細(xì)長(zhǎng)的并且形成了具有寬度的至少三倍、優(yōu)選地至少十倍的長(zhǎng)度的條。其具有沿其主延伸部延伸的相對(duì)的縱向邊緣。該片可包括挖切部以提高其變形并且貼合金屬模具的表面的能力。
[0075]將預(yù)成型件放置106入模具中的步驟(b-3)可為預(yù)成型件的制造或供應(yīng)以及放置106。該預(yù)成型件可與其放置同時(shí)制備。
[0076]步驟(Cl)和(c2)可以是移除復(fù)合材料部件的步驟(C)的子步驟，其中步驟(C)可選地是總步驟。
[0077]圖4示出了將片抵靠模具的表面42放置的步驟(a)。
[0078]模具包括若干模具部分，至少一個(gè)模具部分為第一模具部分40。模具部分相對(duì)于彼此可移動(dòng)。片38抵靠第一模具部分40放置。第一模具部分40具有形成環(huán)形壁的內(nèi)表面的至少互補(bǔ)部分的模制表面42或表面42。表面42是向內(nèi)彎曲的和/或拱形的。其沿環(huán)形壁的軸向和徑向方向再現(xiàn)該曲線，以及曲率中的變化。表面42的至少一部分是金屬的，所述部分接收片38。第一模具部分40可允許制造外殼體的半殼。
[0079]片38的至少一部分壓靠為金屬的表面42的至少一部分。片狀件沿至少兩個(gè)方向成弓形。其兩端彼此靠近，縱向邊緣可具有不同的長(zhǎng)度。優(yōu)選地，這些變形主要是彈性變形。片和表面42之間的接觸區(qū)域可為沿片延伸且遠(yuǎn)離其邊緣的接觸線44 ;或是沿著片的周長(zhǎng)。可選地，片38在其整個(gè)表面上壓靠表面42。
[0080]圖5示出了將片緊固105在模具表面上的步驟(a+Ι)。步驟(a+Ι)可為步驟(a)的中間步驟。
[0081]為了保持抵靠表面42，片狀件38可例如使用緊固器件46臨時(shí)地固定至表面42。緊固器件46可包括以下的一個(gè)或多個(gè):焊接部、微焊部、電阻焊或點(diǎn)焊部、錫焊部、膠粘部、釘接部、螺釘連接部。固定器件46可在模具上和/或片38上。
[0082]緊固器件46可形成在接觸區(qū)域處。它們可以形成至少一個(gè)緊固區(qū)域，優(yōu)選地遠(yuǎn)離彼此并且可選地分布在片上的若干個(gè)緊固區(qū)域。每個(gè)緊固區(qū)域可包括一個(gè)或多個(gè)緊固點(diǎn)，例如點(diǎn)焊部。緊固器件可沿一條或多條線延伸。緊固區(qū)域可沿線分布，例如沿著接觸線44分布。緊固器件可形成沿片分布的至少三個(gè)緊固區(qū)域:一個(gè)中心區(qū)域和兩個(gè)橫向區(qū)域。中心區(qū)域可包括兩個(gè)緊固點(diǎn)，例如兩處點(diǎn)焊縫，這兩個(gè)點(diǎn)焊縫可選地軸向間隔開(kāi)。橫向區(qū)域可每個(gè)包括三個(gè)緊固點(diǎn)，例如點(diǎn)焊縫，這些點(diǎn)焊縫以三角形布置。這些點(diǎn)焊縫從而軸向地分布以在片緊固期間幫助軸向地?cái)D壓該片。固定器件46可包括焊錫點(diǎn)和/或焊縫區(qū)域。焊縫46可通過(guò)點(diǎn)和/或摩擦而實(shí)現(xiàn)。緊固器件可具有小于2.0Omm的直徑，可選地小于0.1Omm
的直徑。
[0083]焊接，特別是焊錫可由與金屬模具的表面具有相同屬性和/或與片38具有相同屬性的填充材料制成。替代地，填充材料，例如錫可能不同，并且可具有低于800°C的熔化溫度，優(yōu)選地低于500°C的熔化溫度。為了進(jìn)行焊接，可能將焊錫對(duì)著模具的表面42或片38布置，并且通過(guò)片38加熱填充金屬。
[0084]雖然僅顯示了一個(gè)片，但實(shí)質(zhì)上可能將多個(gè)片壓在且焊接在模具表面上。表面可為全金屬的或具有可能彼此軸向分隔的若干金屬模具表面。
[0085]步驟(a)和(a+1)可同時(shí)進(jìn)行，片在放置在位時(shí)被固定。
[0086]圖6是沿圖5中標(biāo)出的線6-6的剖視圖。圖6顯示了將纖維預(yù)成型件48抵靠模具表面42放置的步驟(b-3)。
[0087]纖維預(yù)成型件48覆蓋焊縫46，并且可選地覆蓋整個(gè)片38。纖維預(yù)成型件48可覆蓋整個(gè)表面42。纖維預(yù)成型件48可在特定的支撐體上預(yù)成型，或通過(guò)將纖維層50堆疊或覆蓋在表面42上而制成。預(yù)成型件48可包括不同屬性的層的組合，例如具有編織或非編織結(jié)構(gòu)，具有碳纖維或玻璃纖維。該纖維可預(yù)浸潰。
[0088]預(yù)成型件48可具有軸向凸緣52和/或徑向凸緣(未示出)的形狀。其可包括用于安裝孔的插入件。
[0089]應(yīng)當(dāng)注意到步驟(b-3)在根據(jù)本發(fā)明的方法中是可選的。實(shí)際上，復(fù)合材料部件可使用裝填纖維的樹(shù)脂制成。替代地，復(fù)合材料部件可具有由聚合物樹(shù)脂制成的體部，例如實(shí)質(zhì)上未填充的樹(shù)脂。該樹(shù)脂可粘附至片并且與片成為一體，整體形成復(fù)合材料結(jié)構(gòu)。
[0090]圖7顯示了在預(yù)成型件48上部分閉合模具的步驟(b-2)。
[0091]模具可包括模具的第二部分54或相對(duì)模具54。模具部分包括模具表面,模具表面一起限定了大致閉合的模制腔。至少一個(gè)模具表面是金屬的，優(yōu)選地所有模具表面是金屬的。
[0092]模具可具有注射通道，可以是例如具有翼片的排氣孔。模具可包括加熱器件以獲得所需的溫度，例如以聚合樹(shù)脂。
[0093]預(yù)成型件48布置在第一模具部分40或下部模具40上。第二模具部分54或上部模具54布置在第一模具部分40的上方。第二模具部分54然后被帶至靠近第一模具部分40和預(yù)成型48以與預(yù)成型48接觸。
[0094]模具表面42是第一模具表面42。第二模具部分54包括第二模具表面56,該第二模具表面56大體上與復(fù)合材料部件的外體部表面互補(bǔ)。第二模具表面56大體上類似于第一模具表面42。第一模具表面42和第二模具表面56限定了環(huán)繞大體上復(fù)合材料部件的主要部分(優(yōu)選地全部)的空間。
[0095]圖8顯示了沿圖7中標(biāo)出的線8-8的剖視圖，顯示了模具的一部分和預(yù)成型件48的一部分。
[0096]從側(cè)面觀察，我們可以看出片38可相對(duì)于第一模制表面42保持局部隆起，例如由于其剛性和/或第一模具表面42的曲率?？蛇x地，片38的縱向邊緣可由于焊縫而保持隆起。
[0097]施加在片38上的預(yù)成型48可能保持局部遠(yuǎn)離第一模具表面42并且形成隆起的區(qū)域。在閉合模具的步驟過(guò)程中，第二模具表面56與預(yù)成型件48接觸，特別地在其隆起的區(qū)域接觸。片38的剛性和預(yù)成型件48可能抵制模具的完全閉合，并且可能阻止整個(gè)閉合。
[0098]圖9顯示了通過(guò)預(yù)成型件48在片38上施加壓力，或者在模具完全閉合時(shí)預(yù)成型件的壓縮的步驟(b-Ι)的略圖。
[0099]模具的完全閉合例如借由可施加58到第二模具部分54的額外力而強(qiáng)制進(jìn)行。通過(guò)這樣，第一模具部分40抵接第二模具部分54。之前可能擴(kuò)張的預(yù)成型件48然后被部分地壓實(shí)。層的厚度和/或其層之間的空間被減小。
[0100]預(yù)成型件的由于片38而隆起的區(qū)域由第二模具表面56折回。接著，預(yù)成型件的所述區(qū)域抵靠片38施加力，并且將其壓靠在第一模具表面42。片38的整個(gè)表面可大體上壓靠在第一模具表面42上。片38再次變形，優(yōu)選地彈性變形。當(dāng)閉合模具時(shí)，預(yù)成型件可被壓實(shí)，可能超出上覆片的區(qū)域。
[0101]在該構(gòu)造中，我們注意到預(yù)成型件48和焊縫46互補(bǔ)以保持片38并使其變平。因此，保持片對(duì)于滿足其位置要求是最佳的。
[0102]根據(jù)本發(fā)明，步驟(b-2)和(b-Ι)可同時(shí)發(fā)生，可能逐次進(jìn)行。步驟(b-3)、(b-2)和(b-Ι)可屬于步驟(b)并且為步驟(b)的子步驟。
[0103]圖10圖示了將樹(shù)脂注入模具中和在模具中固化的步驟(b)。
[0104]模具閉合，預(yù)成型件48壓實(shí)。預(yù)成型件48通過(guò)注射通道在壓力下注射樹(shù)脂60而變致密。樹(shù)脂60滲透進(jìn)整個(gè)預(yù)成型48并且填充進(jìn)空隙中以形成體部。可應(yīng)用抽真空以促使樹(shù)脂擴(kuò)散。模具溫度可升高并保持所需的時(shí)間段，以例如改善浸潰。
[0105]在注射或浸潰的步驟(b)后，樹(shù)脂固化。樹(shù)脂可被聚合或交聯(lián)。樹(shù)脂可粘接至片38，以將其粘附至體部。片可進(jìn)行處理以提高其與樹(shù)脂的結(jié)合力。
[0106]根據(jù)本發(fā)明，注射不是本發(fā)明的必要方面。實(shí)際上，預(yù)成型件可由樹(shù)脂預(yù)浸潰，樹(shù)脂例如通過(guò)加熱而固化并且粘接至片。在預(yù)浸潰樹(shù)脂固化后，片和預(yù)成型件可形成機(jī)械實(shí)體。
[0107]在固化后，復(fù)合材料部件可在步驟(C)中從模具移除。出模步驟可以若干階段實(shí)行。
[0108]圖11示出了出模步驟(C)的第一中間步驟(Cl)。第一步驟可以是通過(guò)緊固器件釋放片的步驟。在此之前，第二模具部分已經(jīng)被移除。
[0109]在樹(shù)脂固化后，復(fù)合材料部件28大致形成。為了取出第一模具部分40，模具釋放力62例如沿出模方向被施加到第一模具部分40。出模方向可為主模具打開(kāi)方向，和/或垂直于片的主平面的方向，和/或平行于片的旋轉(zhuǎn)軸線的方向。該力可被施加到體部上或凸緣上。出模力62可為手動(dòng)和/或通過(guò)出模裝置施加的機(jī)械推力。出模裝置可包括布置在第一模具部分上并且適合于從第一模具表面伸出和縮回的活塞。出模裝置可抵靠片38，或可選地在距片38 —段距離處施加出模力62。
[0110]緊固器件構(gòu)造為在出模力62的作用下釋放片。緊固器件可構(gòu)造為當(dāng)出模力在ΙΟΝ/m2和100000N/m2之間，優(yōu)選地在500N/m2和5000N/m2之間，并且該出模力沿出模方向取向時(shí)釋放片。出模方向可在第一模具部分和第二模具部分之間的結(jié)合處的大體平面中。
[0111]諸如焊縫、微焊縫和錫焊部等緊固器件，可構(gòu)造為在步驟(Cl)過(guò)程中斷裂。緊固器件可被構(gòu)造為在步驟(Cl)中變形并且釋放片。緊固器件的一部分，諸如焊縫殘余可在片釋放后留在模具表面上。緊固器件的這部分可能可選地改變模具表面，但是該改變是可接受的，因?yàn)樵撚袉?wèn)題的表面在隨后的模制中被另一個(gè)片覆蓋。該模具適于連續(xù)進(jìn)行多于100個(gè)部件，優(yōu)選來(lái)自1000件可能無(wú)需矯正接收片的表面。
[0112]緊固器件可實(shí)質(zhì)上是易碎的。每個(gè)緊固區(qū)域可在低于500N的應(yīng)力下，可選地在低于IN的應(yīng)力下斷裂，和/或具有小于2000J，可選地小于IJ的彈力。該緊固器件可以拉伸或剪切加載。從而，突然的手動(dòng)外力可允許使緊固器件斷裂并且將復(fù)合材料外殼體出模。機(jī)械脈沖，諸如錘擊可足以釋放復(fù)合材料部件28。
[0113]圖12示意性地顯示了將復(fù)合材料部件28從模具移除的步驟(c2)，這可對(duì)應(yīng)于出模步驟(C)的第二步驟。
[0114]在通過(guò)緊固器件釋放片后，復(fù)合材料部件28實(shí)質(zhì)上例如通過(guò)出模力62從第一模具部分脫離并且可被取出。該部件被帶至離第一模具部分42的一段距離處。出模力62可根據(jù)緊固器件的釋放而調(diào)整。
[0115]然后，復(fù)合材料部件可包括將耐磨材料的環(huán)形層沉積在片上的步驟。復(fù)合材料部件還可跟隨安裝定子葉片的步驟。復(fù)合材料部件可接下來(lái)被安裝在渦輪機(jī)中。
[0116]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)替代形式，將片從保持器件釋放的步驟(Cl)和將復(fù)合材料部件取出的步驟(c2)可一次同時(shí)進(jìn)行，或逐次進(jìn)行。
【權(quán)利要求】
1.一種制造復(fù)合材料部件(28)的方法，所述復(fù)合材料部件包括樹(shù)脂體部和形成所述部件的表面的片(38)，所述方法包括以下步驟: (a)將所述片(38)抵靠模具的表面(42)放置(104)； (b)在所述模具中注射樹(shù)脂￠0)和使樹(shù)脂￠0)固化(110)以通過(guò)將樹(shù)脂粘合至所述片(38)而形成所述體部； (c)移除(111)所述復(fù)合材料部件(28)； 其特征在于: 步驟(a)包括通過(guò)緊固器件(46)將所述片(38)緊固在所述模具表面(42)上，緊固器件(46)構(gòu)造為在步驟(b)過(guò)程中保持所述片并且用于在步驟(c)當(dāng)釋放力(62)被施加在所述復(fù)合材料部件(28)上時(shí)釋放所述片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模制方法，其特征在于:所述緊固器件(46)包括以下的一個(gè)或多個(gè):焊接部、微焊部、電阻焊部、釬焊部、膠粘部、釘接部、螺釘連接部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的模制方法，其特征在于所述固定器件(46)構(gòu)造為當(dāng)包括在ΙΟΟΝ/m2到10000N/m2范圍內(nèi)的力沿釋放方向施加到所述片(38)時(shí)釋放所述片(38)，優(yōu)選地通過(guò)斷裂所述器件而釋放所述片(38)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中的任一項(xiàng)所述的模制方法，其特征在于所述緊固器件(46)構(gòu)造為使得所述片(38)到所述模具表面(42)的緊固弱于樹(shù)脂固化后所述片與所述體部的緊固。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中任一項(xiàng)所述的模制方法，其特征在于步驟(a)(101)的所述片(38)初始為大體平的并且柔性的，并且被在呈弧形的或向內(nèi)彎曲的模具的表面(42)上被彎曲。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5中任一項(xiàng)所述的模制方法，其特征在于在步驟(b)(110)之前，所述方法包括在步驟(b)之前的將纖維預(yù)成型件(48)放置入(106)模具中上覆所述片(38)的步驟(b-3)，優(yōu)選地所述預(yù)成型件(48)在所述復(fù)合材料部件(28)的體部的大部分體積上延伸。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于:所述方法包括在所述步驟(b-3)和所述步驟(b)之間的步驟(b-Ι)，在該步驟過(guò)程中，所述預(yù)成型件(48)將所述片(38)壓靠模具的表面(42)，可選地所述預(yù)成型件(48)將所述片(38)變形并且使其更大程度地抵靠模具表面(42)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6-7中任一項(xiàng)所述的模制方法，其特征在于所述纖維預(yù)成型件(48)包括堆疊的纖維層(50)，所述層優(yōu)選地是編織物(50)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6到8中任一項(xiàng)所述的模制方法，其特征在于所述纖維預(yù)成型件(48)包含碳纖維和/或玻璃纖維，優(yōu)選地所述預(yù)成型件(48)由樹(shù)脂預(yù)浸潰。
10.根據(jù)權(quán)利要求1到9中任一項(xiàng)所述的模制方法，其特征在于所述片(38)包括具有主延伸軸線的條形形狀，所述緊固器件(46)平行于所述主延伸軸線定位。
11.根據(jù)權(quán)利要求1到10中任一項(xiàng)所述的模制方法，其特征在于每個(gè)所述緊固器件(46)包括在0.001mm至20.00mm范圍內(nèi)，優(yōu)選地在0.005mm至2mm范圍內(nèi)，更優(yōu)選地在0.010mm至0.05mm范圍內(nèi)的大體直徑。
12.根據(jù)權(quán)利要求1到11中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述復(fù)合材料部件(28)是軸流壓氣機(jī)(4;7)的環(huán)形外殼體等，具有內(nèi)環(huán)形表面，所述片(38)為壓抵內(nèi)環(huán)形表面的環(huán)形金屬片。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的模制方法，其特征在于:所述內(nèi)環(huán)形表面具有變化的半徑，所述片(38)包括分布在其表面上的多個(gè)穿孔或切口，以提高其貼合內(nèi)表面的能力。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的模制方法，其特征在于所述環(huán)形殼體由環(huán)形殼體半部形成，所述環(huán)形殼體半部由軸向延伸平面分隔，所述平面可選地還分隔所述片(38)，優(yōu)選地所述殼體半部包括徑向延伸的軸向凸緣和環(huán)形凸緣(30)。
15.根據(jù)權(quán)利要求12到14中任一項(xiàng)所述的模制方法，其特征在于所述片(38)由耐磨材料層(36)覆蓋，該耐磨材料層(36)意圖為與轉(zhuǎn)子葉片(24)的端部通過(guò)磨損配合以提供密封。
【文檔編號(hào)】B29C45/14GK104416743SQ201410443865
【公開(kāi)日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2014年9月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月6日
【發(fā)明者】B.漢內(nèi)卡特 申請(qǐng)人:航空技術(shù)空間股份有限公司