專利名稱：用于把部件粘接在復(fù)合模制件上的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于把部件粘接在復(fù)合模制件上的方法。本發(fā)明 還涉及一種用于生產(chǎn)該復(fù)合模制件的設(shè)備。
背景技術(shù)：
在工業(yè)中，特別是飛機(jī)制造業(yè)中，常常使用例如用熱固性粘合劑
把部件例如機(jī)身部件、翼型和加強(qiáng)材粘接到復(fù)合:+莫制件上的方法。為 此，要粘接的部件設(shè)置有粘合劑層，然后互相連接。通過(guò)使熱固性粘 合物質(zhì)達(dá)到第一升高溫度以使熱固性粘合物質(zhì)固化來(lái)實(shí)現(xiàn)這些部件之 間的粘合。尤其是，.盡可能多地將部件之間和/或粘合劑層中存在的空 氣除去是很重要的，因?yàn)檫@可以實(shí)現(xiàn)部件之間所需的良好粘合。因此， 一種已知的方法包括把部件保持在真空密封膜內(nèi)，從而通過(guò)在膜與部 件之間的空間中應(yīng)用真空壓力來(lái)施加排出空氣所需的壓力。 一種改進(jìn) 的已知方法是在壓力容器或高壓釜中實(shí)施的，該壓力容器或高壓釜的 內(nèi)容積在溫度和壓力方面都可控制。這樣，就把粘接部件所需的溫度 處理(該處理一般包括固化熱固性粘合劑)、除氣和對(duì)部件加壓的這些 過(guò)程組合在了一個(gè)設(shè)備中。
盡管使用現(xiàn)有方法可獲得具有良好機(jī)械性能的模制件，但是現(xiàn)有 方法特別費(fèi)時(shí)。由于飛機(jī)領(lǐng)域中使用模制件涉及到高風(fēng)險(xiǎn)，因此非常 重要的是，在已知方法中使粘合劑層在第 一溫度保持足夠長(zhǎng)的時(shí)間， 以確保其有效固化。典型高壓釜的工作周期一般歷時(shí)數(shù)小時(shí)。需要這
么長(zhǎng)的時(shí)間，以使復(fù)合模制件(部件和粘合劑層)達(dá)到所需的第一溫 度，并且然后使其再冷卻到可從高壓釜中取出的溫度。該已知方法一 般還需要對(duì)高壓釜和外圍設(shè)備有高的投資。所要生產(chǎn)的沖莫制件的尺寸 越大，投資就越高。在越來(lái)越多的應(yīng)用領(lǐng)域中，有傾向于采用更大的 模制件的趨勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種更高效的方法，以用于把部件粘接到復(fù) 合模制件上，通過(guò)該方法生產(chǎn)的模制件也表現(xiàn)出良好的機(jī)械性能。
用于把部件粘接到復(fù)合模制件上的本發(fā)明方法的特征見(jiàn)權(quán)利要求
1。更具體地來(lái)說(shuō)，該方法包括把設(shè)有合適粘合物質(zhì)的部件堆疊在一 起；把具有至少一個(gè)空腔的加熱裝置設(shè)置于堆疊部件的至少一段上； 使達(dá)到第 一溫度的介質(zhì)流過(guò)加熱裝置的所述至少 一個(gè)空腔，以使得堆 疊部件至少部分地達(dá)到第一溫度，從而部件與該;漠制件相互連接。通 過(guò)權(quán)利要求1所述的措施，尤其是可顯著縮短生產(chǎn)模制件的平均周期 時(shí)間，從而本發(fā)明方法比已知方法更高效。由于加熱裝置可直接緊鄰 要加熱的粘合劑層設(shè)置，因此實(shí)際上僅在需要時(shí)使模制件達(dá)到所需溫 度。在已知高壓釜方法中，必須使高壓釜的整個(gè)內(nèi)部空間達(dá)到所需的 第一溫度，這是費(fèi)時(shí)的。本發(fā)明方法的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是僅需很少的能量， 因?yàn)閮H僅只有適用于該方法的設(shè)備的那些用于形成該^=莫制件所必需的 部分被升溫。此外，由于可以使介質(zhì)在流過(guò)加熱裝置前就已達(dá)到第一 溫度，因此在需要時(shí)采用本發(fā)明方法可實(shí)現(xiàn)非?？斓募訜岷?或冷卻速 率。
盡管在本發(fā)明方法中原則上可使用任何能夠被相對(duì)較為簡(jiǎn)單地泵 送的介質(zhì)，但優(yōu)選流過(guò)空腔的是液體。液體容易泵送并且可傳導(dǎo)大量 熱量。合適的液體可以例如為水、油和/或可達(dá)到第一溫度的其它液體。
在本發(fā)明方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，加熱裝置設(shè)計(jì)成當(dāng)將加熱裝 置設(shè)于堆疊部件上時(shí)加熱裝置基本上呈現(xiàn)堆疊部件表面的形狀。這有 利于加熱裝置與堆疊部件之間的熱傳遞。應(yīng)該注意，本發(fā)明加熱裝置 的剛度不能是象具有加熱通道的壓力板那樣基本上會(huì)使堆疊部件變 形。
在本發(fā)明方法另一優(yōu)選實(shí)施例中，加熱裝置的形式為具有可供介 質(zhì)優(yōu)選是液體進(jìn)出的進(jìn)口和出口的柔性膜片。該柔性膜片容易附著， 并且需要時(shí)可不止一次地使用。通過(guò)優(yōu)選選擇延展性和彈性很好的材 料作為所述膜片的材料，加熱裝置可以非常適合地附著在堆疊部件上，從而即使模制件的外形復(fù)雜，熱量也能從加熱裝置有效地傳遞到;f莫制 件。按照本發(fā)明，該可加熱膜片例如可包括耐熱、彈性的基體，例如 硅橡膠或改性硅橡膠。所述基體最優(yōu)選為天然橡膠或彈性體。
按照本發(fā)明，必須把達(dá)到第一溫度的至少一個(gè)介質(zhì)泵送通過(guò)加熱 裝置的空腔。第一溫度是這樣選擇的，即通過(guò)至少使粘合劑層在該第 一溫度保持一段適當(dāng)時(shí)間，各部件就可在該溫度相互連接在一起。如 果要粘接的各部件之間的粘合物質(zhì)包括熱固性聚合物，則第一溫度優(yōu) 選選擇成至少等于該熱固性聚合物的固化溫度。如果粘合物質(zhì)包括半 晶態(tài)熱塑性聚合物，則第 一溫度優(yōu)選選擇成高于該熱塑性聚合物的熔 化溫度。如果該粘合物質(zhì)包括非晶態(tài)熱塑性聚合物，則第一溫度優(yōu)選 選擇成至少等于該熱塑性聚合物的軟化溫度。
因此，采用本發(fā)明的方法，粘接部件所需時(shí)間可以比采用已知方 法所需時(shí)間顯著縮短。為了進(jìn)一步縮短該時(shí)間，除了使達(dá)到第一溫度 的介質(zhì)流過(guò)加熱裝置的至少一個(gè)空腔以外，有利的是使達(dá)到第二溫度 的介質(zhì)流過(guò)該加熱裝置。第二溫度選擇成使得部件在該溫度相互連接， 并且該復(fù)合模制件可儲(chǔ)藏和/或裝載。如果要粘接的各部件之間的粘合 物質(zhì)包括熱固性聚合物，則第二溫度優(yōu)選選擇成低于該熱固性聚合物 的固化溫度。如果該粘合物質(zhì)包括半晶態(tài)熱塑性聚合物，則第二溫度 優(yōu)選選擇成低于該熱塑性聚合物的熔化溫度。如果該粘合物質(zhì)包括非 晶態(tài)熱塑性聚合物，則第二溫度優(yōu)選選擇成低于該熱塑性聚合物的軟 化溫度。達(dá)到第二溫度的介質(zhì)可包括與達(dá)到第一溫度的介質(zhì)相同的介 質(zhì)，但這并非必須的。換言之，在本發(fā)明方法中可使用不同介質(zhì)(例 如液體和氣體，或具有不同特性的幾種液體)。達(dá)到第二溫度的介質(zhì)可 在達(dá)到第一溫度的介質(zhì)流過(guò)之前和/或過(guò)程中和/或之后流過(guò)。如果達(dá) 到不同溫度的介質(zhì)幾乎同時(shí)流過(guò)空腔，則流過(guò)時(shí)介質(zhì)的平均溫度將在 第 一 溫度與第二溫度之間。這 一 實(shí)施例可以以幾乎連續(xù)的方式來(lái)控制 加熱裝置的溫度。例如，通過(guò)將達(dá)到第一溫度的介質(zhì)流與達(dá)到第二溫 度的介質(zhì)流混合，由此逐浙增加達(dá)到第二溫度的介質(zhì)的流量，這樣就 可逐漸地從第一溫度轉(zhuǎn)變到第二溫度。相反的過(guò)程，即非常快地從第一溫度轉(zhuǎn)變到第二溫度也是可以的，從而在使用熱塑性聚合物時(shí)可控 制熱塑性聚合物的結(jié)晶度。應(yīng)該注意，本領(lǐng)域技術(shù)人員在這方面可有 各種選擇。本發(fā)明方法的特征可獲得一種控制溫度的靈敏裝置，此外 其需要的能量較少。在另一優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明方法的特征在于，使達(dá)到第一溫度 的介質(zhì)流過(guò)第 一 空腔，使達(dá)到另 一溫度的介質(zhì)流過(guò)加熱裝置的另 一 空 腔，從而使層壓件的對(duì)應(yīng)段分別達(dá)到第一溫度或另一溫度。這例如在下述情況下特別有利如果在要生產(chǎn)的模制件的不同部 分使用另一聚合物用作粘合材料或粘合物質(zhì)，從而需要例如在另一溫 度固化該聚合物。使用這一優(yōu)選方法還可迅速?gòu)妮^高溫度轉(zhuǎn)變到較低 溫度(冷卻溫度)。在本發(fā)明方法中，優(yōu)選在模制件的至少 一部分生產(chǎn)時(shí)間中對(duì)才莫制 件施加壓力。更優(yōu)選地，是這樣來(lái)施加壓力的，即把由堆疊部件和加熱裝置構(gòu)成的組件保持在基底與柔性保持體之間，然后對(duì)基底與柔性 保持體之間應(yīng)用真空壓力。通過(guò)施加至少局部真空，不僅可有效排出粘合劑層中的空氣，而且可改善堆疊部件與相鄰的可加熱膜片之間的 接觸，從而有利于從該膜片到堆疊部件的熱傳遞。通過(guò)真空還可有效 地把堆疊部件保持定位。出于同樣原因，在本發(fā)明方法中，在必要時(shí) 有利的是對(duì)由堆疊部件、加熱裝置和柔性保持體構(gòu)成的組件的外部施力口過(guò)壓o根據(jù)本發(fā)明的一種特別合適的方法的特征在于，通過(guò)把由堆疊部 件和加熱裝置構(gòu)成的組件保持在基底與剛性保持體之間來(lái)施加壓力， 并且使介質(zhì)(在該例中為液體)流過(guò)加熱裝置以使加熱裝置受到使加 熱裝置膨脹而壓靠在該保持體上的壓力。該保持體例如可連接在該基 底的一段上。這一變例無(wú)需任何獨(dú)立的加壓裝置，從而效率更高。實(shí) 際上，堆疊部件上的壓力是通過(guò)加熱裝置中的靜流體壓力而自發(fā)建立的。本發(fā)明方法可有利地應(yīng)用于生產(chǎn)由纖維強(qiáng)化材料制成的模制件。 通過(guò)用合適的基體材料浸漬強(qiáng)化纖維以制成單層半成品("預(yù)浸料坯，，)或多層層壓件來(lái)獲得纖維強(qiáng)化材料，在本領(lǐng)域中也稱為復(fù)合材料。這 樣，基體材料用作把強(qiáng)化纖維與預(yù)浸料坯互相粘合的物質(zhì)，并且既可 熱固化(熱固性)又可熱熔化(熱塑性)。當(dāng)生產(chǎn)由纖維強(qiáng)化材料制成的模制件時(shí)， 一般把幾層纖維強(qiáng)化材料(如權(quán)利要求l所述，每層相 當(dāng)于一個(gè)部件)彼此堆疊在一起，然后，將堆疊部件在溫度且可能還有壓力的作用下在模制工具中模制成模制件。其中，為了確保該復(fù)合 物的各層有效地粘合在一起和盡可能多地除去這些層中和/或這些層 之間的空氣，已知方法優(yōu)選使用能在模制件生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)模制件施加 壓力的模制工具。例如，可在溫度受控的壓機(jī)中模制模制件。另一種 常用方法包括把該層壓件保持在真空密封膜中，由此，通過(guò)對(duì)膜與層 壓件之間的空間施加真空壓力來(lái)施加排出空氣所需的壓力。這一 已知 方法一般在溫度可控、可對(duì)層壓件施加額外壓力的壓力容器或高壓釜 中實(shí)施。但是，該公知方法具有與前述相同的缺點(diǎn)，包括效率低。例如，公知的高壓釜過(guò)程一般歷時(shí)3-5小時(shí)。本發(fā)明方法在1-1.5小 時(shí)就可獲得由纖維強(qiáng)化材料制成的模制件.還可使用本發(fā)明方法互相連接若千模制件。在這種情況下，基底 包括第二模制件，并且達(dá)到笫一溫度的層壓件被保持在第二模制件上 一段合適時(shí)間，從而將層壓件與第二模制件相互連接。在一優(yōu)選實(shí)施 例中，層壓件附著在第二模制件上前，在第二模制件的可施加段上設(shè) 置粘合劑層。本發(fā)明方法原則上可用來(lái)生產(chǎn)由任何纖維強(qiáng)化材料制成的模制 件。該方法的優(yōu)點(diǎn)還在于它可用于具有熱固性基體的纖維強(qiáng)化材料 以及具有熱塑性基體的纖維強(qiáng)化材料。在該方法的一優(yōu)選實(shí)施例中， 至少一個(gè)纖維強(qiáng)化材料層包括熱塑性聚合物，從而，在使達(dá)到第一溫 度的介質(zhì)流過(guò)加熱裝置的至少一個(gè)空腔后，使達(dá)到第二溫度的介質(zhì)流 過(guò)加熱裝置，第一溫度或第二溫度分別高于或低于該熱塑性聚合物的 熔化溫度。這可使得熱塑性聚合物較快地下降到其熔化溫度以下，從 而有利于縮短生產(chǎn)周期時(shí)間。適合于本發(fā)明方法的熱塑性聚合物的例 子有聚酰胺、聚酰亞胺、聚醚砜、聚醚醚酮、聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯硫醚、聚酰胺-酰亞胺、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、 苯乙烯-馬來(lái)酐共聚物(SMA)、聚碳酸酯、聚苯醚共混物(PPO)、熱 塑性聚酯例如聚對(duì)苯二曱酸乙二酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二酯以及上迷一 種或多種聚合物的混合物和共聚物。在另一優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明方法的特征在于，至少一個(gè)纖維強(qiáng) 化材料層包括熱固性聚合物；第 一溫度高于該熱固性聚合物的固化溫 度。并且，在使用熱固性基體材料時(shí)，需要時(shí)可使介質(zhì)達(dá)到第二溫度 或另一溫度。該例中，第二溫度優(yōu)選低于熱固性聚合物的固化溫度， 并且例如可暫時(shí)把基體的粘度保持在較低水平以改善各層的浸漬和互 連，或是能排出更多空氣。適用的熱固性聚合物包括例如環(huán)氧樹(shù)脂、 不飽和聚酯樹(shù)脂、三聚氰胺/甲醛樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、聚氨酯等。本申請(qǐng)中的第一溫度和第二溫度應(yīng)理解為是指平均溫度。應(yīng)該注 意，當(dāng)提到例如使層壓件達(dá)到第一溫度時(shí)，這是指層壓件平均溫度為第一溫度，盡管有局部差異。這同樣適用于第二溫度和其它溫度。 適用于纖維強(qiáng)化材料的強(qiáng)化纖維包括例如玻璃纖維、碳纖維、金屬纖維、拉制的熱塑性聚合物纖維，例如芳香尼龍纖維、PBO纖維 (Zylon )、 M5⑧纖維和超高分子量聚乙烯或聚丙烯纖維、以及天然 纖維，例如亞麻纖維、木質(zhì)纖維和大麻纖維，和/或上述纖維的組合。 還可使用混纖紗和/或混紡紗，它們包括強(qiáng)化纖維和纖維形式的熱塑性 聚合物。該纖維強(qiáng)化塑料層優(yōu)選包括在至少兩個(gè)幾乎正交的方向上延伸的基本連續(xù)的纖維(各向同性機(jī)織織物)。在另一優(yōu)選實(shí)施例中，該纖維 層和/或纖維強(qiáng)化塑料層包括主要在一個(gè)方向上延伸的基本連續(xù)的纖維(UD組織)。尤其是根據(jù)機(jī)織織物的所需機(jī)械特性和可變形性來(lái)選 擇機(jī)織織物的具體類型。在這方面而言，所選擇的本發(fā)明方法的實(shí)施 例是一個(gè)重要因素。在一特別優(yōu)選的實(shí)施例中，本發(fā)明方法的特征在于該層壓件包括 至少一個(gè)金屬層。這類層壓件也稱為纖維金屬層壓件，其包括一個(gè)或 多個(gè)金屬層和金屬層之間的纖維強(qiáng)化塑料層。通過(guò)在壓力下加熱并且然后冷卻來(lái)把多個(gè)金屬層與金屬層之間的纖維強(qiáng)化塑料層彼此連接， 這樣就可獲得所述層壓件。纖維金屬層壓件中使用的纖維強(qiáng)化塑料又 輕又堅(jiān)固，并且包括嵌入聚合物中的強(qiáng)化纖維。該聚合物還用作各層 之間的粘合物質(zhì)。纖維金屬層壓件具有良好的比機(jī)械特性(單位密度的特性)。特別 適用的金屬包括輕金屬，特別是鋁合金，例如鋁銅合金和/或鋁鋅合金， 或鈦合金。在其它方面，本發(fā)明方法不限于生產(chǎn)基于使用這些金屬的 層壓件的模制件，因此需要時(shí)可使用例如鋼或其它合適的結(jié)構(gòu)金屬。因此，通過(guò)使用本發(fā)明方法，改善了部件之間的粘合和/或?qū)訅杭慕n，而無(wú)需例如在脈動(dòng)壓力下操作。必要時(shí)，有利的是使介質(zhì)優(yōu)選是液體平均達(dá)到第一溫度，然后使其在脈動(dòng)溫度下流過(guò)加熱裝置的 至少一個(gè)空腔。就此而言，脈動(dòng)應(yīng)理解為既可是連續(xù)脈動(dòng)(象波一樣)，也可是不連續(xù)脈動(dòng)(在峰的意義上來(lái)說(shuō))。這一優(yōu)選實(shí)施例可得出更佳 特性和更短的過(guò)程周期。按照本發(fā)明，通過(guò)把柔性凹形膜片附著在堆 疊部件上并且例如用真空壓力使得膜片緊緊壓在堆疊部件上，從而膜 片與堆疊部件之間完全接觸，使得在泵送通過(guò)膜片的介質(zhì)與堆疊部件之間能迅速進(jìn)行熱交換。這一迅速熱交換使得施加脈動(dòng)溫度是可^f亍的， 從而實(shí)際上也影響粘合物質(zhì)。本發(fā)明還涉及一種用于把部件粘接到復(fù)合模制件上的設(shè)備，所述設(shè)備至少包括液體源和用于使液體達(dá)到第一溫度的裝置；具有至少 一個(gè)空腔、可附著在模制件上的加熱裝置，和與空腔連接、用于供應(yīng) 和排出液體的連接裝置；以及用于使得液體流過(guò)該至少一個(gè)空腔的泵 送裝置。本發(fā)明設(shè)備的其它特定實(shí)施例見(jiàn)權(quán)利要求15-23。在本申請(qǐng)中，加熱裝置應(yīng)該也理解為指冷卻裝置。因此，加熱一 詞在本申請(qǐng)中必須被廣義地解釋，因?yàn)樗部芍咐鋮s。


可從附圖理解本發(fā)明方法和設(shè)備，附圖中圖1示意性示出本發(fā)明設(shè)備第一實(shí)施例的橫截面；圖2示意性示出本發(fā)明設(shè)備第二實(shí)施例的橫截面；圖3示意性示出本發(fā)明設(shè)備第三實(shí)施例的橫截面； 圖4為可用于本發(fā)明方法的加熱裝置的若干橫截面圖； 圖5示意性示出本發(fā)明設(shè)備第五實(shí)施例的橫截面。
具體實(shí)施例方式
參見(jiàn)圖1，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的設(shè)備至少包括成形模具l， 由纖維強(qiáng)化材料層制成的層壓件10可附著到該成形模具1上；液體源 或液體箱2和用于使液體20達(dá)到第一溫度的裝置3;可附著在層壓件 10上的加熱裝置11，所述加熱裝置具有至少一個(gè)空腔12和與空腔連 接用于供應(yīng)和排出液體的連接裝置13;以及用于使得液體20流過(guò)該 至少一個(gè)空腔12的泵送裝置4。在所示實(shí)施例中，整個(gè)結(jié)構(gòu)合并在具 有壁6的壓力容器或高壓釜5中，用于液體20的管8經(jīng)通路開(kāi)口 7 穿過(guò)壁6被附連。壓力容器5能耐受在生產(chǎn)由纖維強(qiáng)化塑料制成的模 制件時(shí)通常的典型壓力，例如至少為10bar的內(nèi)壓。成形模具l被附 連在高壓釜5中用于支撐的臺(tái)9上。還應(yīng)該注意，實(shí)踐中管8中合并 有一個(gè)或多個(gè)壓力閥，以防止整個(gè)管組件受到不變的壓力。在一優(yōu)選 實(shí)施例中(未示出)，泵送裝置4、管8、液體源2和加熱裝置3都合 并在壓力容器5中，因?yàn)檫@從安全角度來(lái)說(shuō)是有利的。
實(shí)踐中，由纖維強(qiáng)化材料層制成的層壓件10附著在基底1上。然 后，形式優(yōu)選是凹形柔性膜片的加熱裝置11附著在層壓件10的至少 一段上。該膜片經(jīng)由連接裝置13與管8連接。需要時(shí)，當(dāng)將纖維強(qiáng)化 材料10附著在成形模具1上時(shí)使用輔助材料14。用來(lái)生產(chǎn)纖維強(qiáng)化 模制件的該輔助材料是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的，并且例如用來(lái)給模制 件賦予粗糙表面("皮層")、收集過(guò)剩的聚合物("泄放器")或能夠容 易地排出空氣("通氣器")。在圖l所示變例中，由層壓件10和加熱 裝置11構(gòu)成的組件被保持在大體上形式為柔性聚合物膜的柔性保持 體15中。通過(guò)橡膠之類的連接條16,膜15沿模制件10的整個(gè)周邊 與成形模具1以幾乎氣密的方式連接。由于這種氣密連接，由層壓件 10、加熱裝置11和任何輔助材料14構(gòu)成的組件與高壓釜空間17的其 余部分以幾乎氣密的方式隔離。需要時(shí)，可通過(guò)將膜15與成形模具1之間的空間與真空泵(未示出)連接而使該空間受真空壓力。該真空
確保層壓件10的各層互相壓靠在一起，各層之間和/或各層中存在的 任何空氣被至少部分地排出層壓件10。需要時(shí)，還可使空間17承受 過(guò)壓。為了使層壓件IO達(dá)到第一溫度(第一溫度例如可為熱固性聚合 物的固化溫度)，借助熱交換器3而達(dá)到第一溫度的液體20通過(guò)泵4 被泵送通過(guò)加熱膜片11的空腔12?？涨?2中第一溫度的液體20將 通過(guò)與層壓件10的熱交換而在較低溫度排出。由于空腔12優(yōu)選地僅 具有很小的容積，因此溫度控制可非常精確，因?yàn)榭稍诜浅６痰臅r(shí)間 內(nèi)供應(yīng)加熱的液體20。而已知的加熱方法慢得多且不太精確，因?yàn)槭?使用空氣加熱整個(gè)空間17。通過(guò)把層壓件10在第一溫度保持合適的 時(shí)間且需要時(shí)可加壓，其中的聚合物將固化，并且各材料層將與模制 件互相連接在一起。
參見(jiàn)圖2,根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的設(shè)備包括兩個(gè)液體源30a， 30b,兩個(gè)液流20a, 20b可經(jīng)管8a， 8b從這兩個(gè)液體源供應(yīng)和排出。 管8a， 8b經(jīng)連接件18a， 18b與連接裝置13a， 13b連接。盡管圖2 中未示出，但該圖示意性所示液體源30a, 30b均包括圖1所示部件， 例如泵、熱交換器等。此外，該實(shí)施例中的加壓裝置包括壓機(jī)(用箭 頭示意性表示)，該壓機(jī)可使兩個(gè)半才莫1和40彼此相向移動(dòng)。這兩個(gè) 液流20a, 20b可用于例如迅速改變加熱裝置11 (從而層壓件IO)中 的溫度。為此，加熱裝置IO可具有若干互相分開(kāi)的空腔12a， 12b，... 和相應(yīng)的連接裝置13a， 13b，…以供應(yīng)和排出液體20a， 20b，...。加 熱裝置的不同變例示出在圖4中。在圖4a中，加熱膜片IO包括由足 夠耐熱的柔性、彈性材料例如橡膠制成的壁部22和一個(gè)中央空腔12。 在圖4b和4c中，加熱膜片10包括多個(gè)橫截面分別呈圓形或長(zhǎng)方形的 空腔12a， 12b，...。這些空腔可與同一液體源連接，或者需要時(shí)也可 將分別已達(dá)到不同溫度的液體流過(guò)這些空腔。最后，圖4d示出的加熱 膜片10具有第一空腔12a和第二空腔12b，達(dá)到第一溫度的液體20a 可流過(guò)第一空腔12a,而達(dá)到另一溫度的液體20b可流過(guò)第二空腔 12b。按照本發(fā)明，達(dá)到固化溫度的液體20a例如^皮泵送通過(guò)空腔12a，以固化層壓件IO。 一旦充分固化，層壓件10必須被冷卻。這可通過(guò) 切斷液流20a而自然冷卻。但這需要時(shí)間。為了加速冷卻過(guò)程，也可 把已達(dá)到較低溫度的液體20b泵送通過(guò)空腔12b。這將使層壓件10更 快的冷卻，因此加熱膜片IO優(yōu)選設(shè)置在層壓件IO上空腔12b所在的 那一側(cè)(圖4d中為底側(cè))。
也可使用本發(fā)明方法來(lái)互相連接若干模制件。參見(jiàn)圖3，示出飛 機(jī)機(jī)翼翼型50的橫截面。使用時(shí)，飛機(jī)機(jī)翼受到交變載荷，因此才幾翼 設(shè)有例如用纖維金屬層壓件制成的加強(qiáng)材10。該加強(qiáng)材10在實(shí)踐中 附著在要被加強(qiáng)的飛機(jī)機(jī)翼50的幾乎整個(gè)長(zhǎng)度上。為此，使用合適粘 合劑把加強(qiáng)材10附著和粘接在該部件上。如果當(dāng)受到交變載荷時(shí)在該 部件中出現(xiàn)疲勞裂紋并且裂紋在加強(qiáng)材下面繼續(xù)擴(kuò)展，則所述加強(qiáng)材 實(shí)際上將基本保持完好并且束縳該模制件中的裂紋，從而保證在受到 交變載荷時(shí)至少減慢裂紋的平均擴(kuò)展速度。為了加強(qiáng)模制件50，按照 該實(shí)施例把粘合劑層23涂覆到機(jī)翼50的可涂覆部分上。然后，把條 狀纖維金屬層壓件10置于粘合劑層頂上，再在其上設(shè)置加熱膜片11。 然后，用柔性膜15覆蓋該整個(gè)結(jié)構(gòu)，使用密封裝置16將柔性膜15 沿周邊與機(jī)翼50的表面以氣密方式連接。通過(guò)使用真空泵(未示出) 排出它們之間的空氣，柔性膜就被拉緊在由層壓件10和加熱膜片11 構(gòu)成的組件上。再通過(guò)使達(dá)到粘合劑層固化溫度的液體流過(guò)膜片11， 就使層壓件10和粘合劑層23達(dá)到固化溫度，從而使粘合劑層固化并 且也可使層壓件固化，這樣就使層壓件10與模制件50相互連接在一 起。上述類型的第二模制件的尺寸一般很大。使用高壓釜加熱粘合劑 層的普通方法的成本高。本發(fā)明方法避免了這一缺點(diǎn)。
參見(jiàn)圖5,最后示出本發(fā)明方法另一優(yōu)選實(shí)施例，在該實(shí)施例中， 在液體20流過(guò)加熱膜片11時(shí)也對(duì)層壓件IO施加壓力。為了確立該壓 力，把由層壓件10和加熱裝置11構(gòu)成的組件保持在成形模具1的表 面與剛性保持體35之間，并且在使加熱裝置膨脹從而壓靠在保持體 35上的壓力下使液體20流過(guò)加熱裝置11。根據(jù)保持體35與成形模具 l之間的距離，所述壓力可設(shè)定在所需水平。保持體35例如可包括平板，該平板可利用經(jīng)由其周邊至少一部分的合適連接(未示出)而被 緊固在基底上，該連接優(yōu)選為可拆連接。
權(quán)利要求
1、一種用于把部件粘接到復(fù)合模制件上的方法，包括把設(shè)有合適粘合物質(zhì)的多個(gè)部件堆疊在一起；把具有至少一個(gè)空腔的加熱裝置設(shè)置于堆疊部件的至少一段上；使達(dá)到第一溫度的介質(zhì)流過(guò)加熱裝置的所述至少一個(gè)空腔，以使得堆疊部件至少部分地達(dá)到第一溫度，從而各部件與該模制件相互連接。
2、 按權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，加熱裝置設(shè)計(jì)成當(dāng)將 加熱裝置設(shè)于堆疊部件上時(shí)加熱裝置基本上呈現(xiàn)堆疊部件表面的形 狀。
3、 按權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，加熱裝置包括柔 性膜片，該柔性膜片具有用于所述介質(zhì)進(jìn)出的進(jìn)口和出口。
4、 按權(quán)利要求1-3中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于， 除了使達(dá)到第一溫度的介質(zhì)流過(guò)加熱裝置的至少一個(gè)空腔以外，(在此 之前和/或在此過(guò)程中和/或在此之后)還使達(dá)到第二溫度的介質(zhì)流過(guò) 該加熱裝置。
5、 按權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述粘合物質(zhì)包括熱 固性聚合物；并且所述第一溫度或第二溫度分別至少等于或低于該熱 固性聚合物的固化溫度。
6、 按權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述粘合物質(zhì)包括熱 塑性聚合物；并且所述第一溫度或第二溫度分別高于或低于該熱塑性 聚合物的熔化溫度。
7、 按上述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，使達(dá)到第一溫 度的介質(zhì)流過(guò)第 一空腔，使達(dá)到另 一溫度的介質(zhì)流過(guò)加熱裝置的另一 空腔，從而使堆疊部件的對(duì)應(yīng)段分別達(dá)到第一溫度或另一溫度。
8、 按上述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，在模制件的至 少 一部分生產(chǎn)時(shí)間中對(duì)模制件施加壓力。
9、 按權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述施加壓力是通過(guò) 把由堆疊部件和加熱裝置構(gòu)成的組件保持在基底與'柔性保持體之間然后對(duì)基底與柔性保持體之間施加真空壓力來(lái)進(jìn)行的。
10、 按權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，在堆疊部件、加熱 裝置和柔性保持體的組件外部施加過(guò)壓。
11、 按權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述施加壓力是通 過(guò)把由堆疊部件和加熱裝置構(gòu)成的組件保持在基底與剛性保持體之間 來(lái)進(jìn)行的，并且在使得加熱裝置膨脹而壓靠在該保持體上的壓力下使 所述介質(zhì)流過(guò)加熱裝置。
12、 按上述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，堆疊部件包 括由纖維強(qiáng)化材料層制成的層壓件。
13、 按上述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，堆疊部件包 括至少一個(gè)金屬層。
14、 按上述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，使液體平均 達(dá)到第一溫度，然后在脈動(dòng)溫度下流過(guò)加熱裝置的所述至少一個(gè)空腔。
15、 一種用于把部件粘接到復(fù)合模制件上的設(shè)備，所述設(shè)備至少 包括液體源和用于使液體達(dá)到第一溫度的裝置；可附著在模制件上 的加熱裝置，所述加熱裝置具有至少一個(gè)空腔和與該至少一個(gè)空腔連 接以用于供應(yīng)和排出液體的連接裝置；以及用于泵送液體通過(guò)該至少 一個(gè)空腔的泵送裝置。
16、 按權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其特征在于，該加熱裝置包括具 有供液體進(jìn)出的進(jìn)口和出口的柔性膜片。
17、 按權(quán)利要求15或16所述的設(shè)備，其特征在于，還包括另一 液體源和用于使另一液體升溫的裝置。
18、 按權(quán)利要求15-17中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于， 該加熱裝置具有若干互相分開(kāi)的空腔和用于供應(yīng)和排出液體的相應(yīng)連 接裝置。
19、 按權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其特征在于，該加熱裝置具有第 一空腔和第二空腔，達(dá)到第一溫度的介質(zhì)可流過(guò)第一空腔，而達(dá)到另 一溫度的介質(zhì)可流過(guò)第二空腔。
20、 按權(quán)利要求15-19中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于，還包括能對(duì)模制件施加壓力的加壓裝置。
21、 按權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其特征在于，該加壓裝置包括用 于保持由層壓件和加熱裝置構(gòu)成的組件的柔性保持裝置和可與該柔性 保持裝置連接的真空泵。
22、 按權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其特征在于，該加壓裝置包括用 于保持由層壓件和加熱裝置構(gòu)成的組件以便確立所述壓力的剛性^^持 裝置和可與該剛性保持裝置連接的真空泵。
23、 按權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其特征在于，該加壓裝置包括壓機(jī)。
24、 按權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其特征在于，該加壓裝置包括高 壓釜。
25、 明確用于應(yīng)用在按權(quán)利要求1-14中任一權(quán)利要求所述的方 法中的可加熱膜片。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于把部件粘接到復(fù)合模制件上的方法。該方法包括把設(shè)有合適粘合物質(zhì)的多個(gè)部件堆疊在一起；把具有至少一個(gè)空腔(12)的加熱裝置(11)設(shè)置于堆疊部件的至少一段上；使達(dá)到第一溫度的介質(zhì)流過(guò)加熱裝置的所述至少一個(gè)空腔，以使得堆疊部件至少部分地達(dá)到第一溫度，從而各部件與該模制件相互連接。本發(fā)明還涉及用于實(shí)施該方法的設(shè)備和可使用在該方法中的可加熱膜片。
文檔編號(hào)B29C33/40GK101309791SQ200680042715
公開(kāi)日2008年11月19日 申請(qǐng)日期2006年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月26日
發(fā)明者E·J·克龍, G·H·J·J·羅布羅克斯 申請(qǐng)人:美鋁公司