用于纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的埋塑嵌件以及方法
【專(zhuān)利摘要】在本發(fā)明中，提供了被高強(qiáng)度保持在纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中的埋塑嵌件（100a、100b、100c、l00d、l00e、l00f、l00g、l00h）。所述嵌件具有圓柱形本體（104）和在所述圓柱形本體中形成的至少一個(gè)圓周凹槽（120），所述凹槽具有基本凹的結(jié)構(gòu)，其具有0.635mm（0.025英寸）或更大的凹槽半徑，并且具有大于或等于凹槽深度的凹槽半徑。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的埋塑嵌件以及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開(kāi)大體涉及用于結(jié)構(gòu)中的嵌件，并且更具體地，涉及用于飛行器、航空器以及其他運(yùn)載工具的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)和部件的埋塑嵌件。
【背景技術(shù)】
[0002]嵌件可以被用于各種交通運(yùn)載工具，例如飛行器、航空器、旋翼飛行器、船舶、汽車(chē)、卡車(chē)、公交車(chē)或其他交通運(yùn)載工具的復(fù)合材料和金屬結(jié)構(gòu)的組裝中。這樣的嵌件可以被用于接收配套的緊固件，提供用于多部件組件的附接點(diǎn)，以及提供負(fù)荷傳遞點(diǎn)。這樣的嵌件的例子可以包括壓合嵌件、凹形嵌件(swaged insert)、埋塑嵌件、螺紋嵌件或其他合適的嵌件或配件。
[0003]用于將嵌件安裝到復(fù)合材料和金屬結(jié)構(gòu)或部件中的方法可以包括，例如，模制就位方法，例如在模制期間埋塑嵌件被安裝，或例如更昂貴的后模制方法，例如壓合嵌件或鉚接嵌件在模制后被安裝。
[0004]已知的壓合嵌件和凹形嵌件可以在模制后，被壓入到金屬結(jié)構(gòu)或部件中的開(kāi)口中，而不使用特別的工具或緊固件。不過(guò)，由于纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料的非延性特性，所以設(shè)計(jì)用于壓合安裝到金屬結(jié)構(gòu)或部件中的已知壓合嵌件或鉚接嵌件可能不會(huì)和纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)或部件良好作用。如果所述配件太緊，這樣的非延性纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料會(huì)導(dǎo)致所述嵌件周?chē)牧系倪^(guò)應(yīng)力，或如果所述配件太疏松，會(huì)導(dǎo)致所述嵌件的不良保持，從而導(dǎo)致不適當(dāng)?shù)难b配。因此，這樣的已知壓合和凹形嵌件的適當(dāng)裝配會(huì)難以從例如纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料的非延性材料獲得。而且，用于安裝已知的壓合嵌件或鉚接嵌件的后模制方法會(huì)導(dǎo)致增加的勞力和制造成本、增加的設(shè)置和操作時(shí)間以及增加的最終部件成本。
[0005]已知的埋塑嵌件或螺紋嵌件可以在模制期間被模制到所述復(fù)合材料或金屬結(jié)構(gòu)或部件中。例如，圖2A是已知的，可以被模制就位到注塑模制結(jié)構(gòu)或部件中的埋塑嵌件30的正視圖圖解。埋塑嵌件30具有帶有鋒利滾花36的滾花表面34，并且具有帶有鋒利邊緣40、鋒利內(nèi)角42以及小寬度44的凹槽38。進(jìn)一步，圖2B是已知的、可以被模壓就位到注塑模制結(jié)構(gòu)或部件中的模壓螺紋嵌件32的正視圖圖解。模入螺紋嵌件32具有帶有鋒利滾花36的滾花表面34，并且具有帶有鋒利邊緣40和鋒利內(nèi)角42以及小寬度44的凹槽38，并且具有內(nèi)螺紋46。這樣的已知埋塑嵌件30和模入螺紋嵌件32可以使用滾花表面34和/或帶有鋒利邊緣40、鋒利內(nèi)角30和小內(nèi)部半徑44的凹槽38，以保持這樣的埋塑嵌件30和模入螺紋嵌件32就位于熱塑性復(fù)合材料部件內(nèi)。
[0006]不過(guò)，由于模制工藝期間，將凹槽38的小半徑44或鋒利內(nèi)角42填充的困難，這樣的已知埋塑嵌件30和模壓螺紋嵌件32可能不會(huì)和壓縮模制的纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)或部件良好作用。圖3示出已知的埋塑嵌件30的橫截面俯視圖，其示出在被壓縮模制就位到碳纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料部件50后的帶有鋒利滾花36的滾花表面34，其中所述碳纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料部件包括具有在樹(shù)脂基55中的強(qiáng)化碳纖維54的碳纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料52。一般來(lái)說(shuō)，強(qiáng)化碳纖維54不流入或進(jìn)入滾花36之間的空隙區(qū)域56，并且因此，不完全固結(jié)的這種空隙區(qū)域56的形成會(huì)在碳纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料52內(nèi)增加，這會(huì)破壞碳纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料部件50內(nèi)的埋塑嵌件30的保持強(qiáng)度。而且，碳纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料52的強(qiáng)化碳纖維54不會(huì)流入小半徑44 (參見(jiàn)2A、2B)和/或鋒利內(nèi)角42 (參見(jiàn)2A、2B)，并且因此會(huì)僅限制樹(shù)脂基55的保持強(qiáng)度的能力，它可能相對(duì)弱。
[0007]進(jìn)一步地，這種已知埋塑嵌件30和模入螺紋嵌件32可以具有鋒利的邊緣40 (參見(jiàn)圖4)，其在模制期間會(huì)切割強(qiáng)化碳纖維54。圖4示出已知的埋塑嵌件30的截面?zhèn)纫晥D圖解，其示出被模制就位于碳纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料部件50中的凹槽38并且?guī)в袖h利邊緣40和鋒利內(nèi)角42，其中所述碳纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料部件包括具有在樹(shù)脂基55中的強(qiáng)化碳纖維54的碳纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料52。在模制期間碳纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料52上的壓力和其流動(dòng)會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)化碳纖維54流入鋒利內(nèi)角42很困難，從而產(chǎn)生不完全固結(jié)的空隙區(qū)域56。在模制期間碳纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料52上的壓力和其流動(dòng)會(huì)在強(qiáng)化碳纖維54抵靠鋒利邊緣40例如位置58壓下時(shí)，導(dǎo)致其被剪切或切斷。被剪切或切斷的強(qiáng)化碳纖維54會(huì)破壞埋塑嵌件30在碳纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料部件50內(nèi)的保持強(qiáng)度。
[0008]圖5A示出不完全固結(jié)的空隙區(qū)域56的截面?zhèn)纫晥D圖解，其中碳纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料52的強(qiáng)化碳纖維54被迫在碳纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料部件62的相對(duì)鋒利邊緣60周?chē)鲃?dòng)。圖5B示出圖5A的圓圈部分5B的近細(xì)節(jié)視圖圖解，其示出不完全固結(jié)的空隙區(qū)域56。不完全固結(jié)的這種空隙區(qū)域56會(huì)破壞埋塑嵌件在纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料部件或結(jié)構(gòu)內(nèi)的保持強(qiáng)度。
[0009]因此，本領(lǐng)域需要相對(duì)于已知的裝置和方法，能夠提供優(yōu)點(diǎn)的用于被高強(qiáng)度保持在纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料部件或結(jié)構(gòu)中的埋塑嵌件和方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本公開(kāi)滿足用于在纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料部件或結(jié)構(gòu)中被高強(qiáng)度保持的埋塑嵌件和方法的需要。正如下面詳細(xì)描述所討論的，相對(duì)于現(xiàn)有裝置和方法，用于在纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料部件或結(jié)構(gòu)被高強(qiáng)度保持的埋塑嵌件或配件以及方法可以提供明顯的優(yōu)點(diǎn)。
[0011]在本公開(kāi)的實(shí)施例中，其提供了用于纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中被高強(qiáng)度保持的埋塑嵌件。所述埋塑嵌件包括圓柱形本體以及在所述圓柱形本體中形成的至少一個(gè)圓周凹槽。所述凹槽具有基本凹的結(jié)構(gòu)，具有0.025英寸或更大的凹槽半徑，以及大于或等于凹槽深度的凹槽半徑。
[0012]在本公開(kāi)的另一個(gè)實(shí)施例中，其提供了帶有埋塑嵌件的復(fù)合材料部件。所述復(fù)合材料部件包括由纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料組成的纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)。所述復(fù)合材料部件進(jìn)一步包括被固定在纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料部件結(jié)構(gòu)中的埋塑嵌件。所述埋塑嵌件包括圓柱形本體以及在所述圓柱形本體中形成的至少一個(gè)圓周凹槽。所述凹槽具有基本凹的結(jié)構(gòu)，具有0.025英寸或更大的凹槽半徑，以及大于或等于凹槽深度的凹槽半徑。
[0013]在本公開(kāi)的另一個(gè)實(shí)施例中，其提供了將埋塑嵌件保持在纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料中并且形成高強(qiáng)度機(jī)械鎖定機(jī)構(gòu)的方法。所述方法包括在模具空穴中固定埋塑嵌件。所述埋塑嵌件包括圓柱形本體以及在所述圓柱形本體中形成的至少一個(gè)圓周凹槽。所述凹槽具有基本凹的結(jié)構(gòu)，具有0.025英寸或更大的凹槽半徑，以及大于或等于凹槽深度的凹槽半徑。所述方法進(jìn)一步包括將纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料引入所述模具空穴中，并環(huán)繞所述埋塑嵌件。所述方法進(jìn)一步包括封閉所述模具空穴。所述方法進(jìn)一步包括加熱和壓縮所述模具空穴中的纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料，以便將纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料固結(jié)在所述埋塑嵌件周?chē)?，使得纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料的強(qiáng)化纖維流入并完全填充至少一個(gè)圓周凹槽，以便形成將所述埋塑嵌件保持就位于所述纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料中的高強(qiáng)度機(jī)械鎖定機(jī)構(gòu)，并形成帶有所述埋塑嵌件的被固結(jié)的纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)。所述方法進(jìn)一步包括冷卻帶有所述埋塑嵌件的被固結(jié)的纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)。所述方法進(jìn)一步包括將帶有所述埋塑嵌件的被固結(jié)的纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)從所述模具空穴移除。
[0014]在本公開(kāi)的另一個(gè)實(shí)施例中，其提供了用于在纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中被高強(qiáng)度保持的埋塑嵌件，所述埋塑嵌件包括:圓柱形本體；以及在所述圓柱形本體中形成的至少一個(gè)圓周凹槽，所述凹槽具有基本凹的結(jié)構(gòu)，具有0.025英寸或更大的凹槽半徑，以及具有大于或等于凹槽深度的凹槽半徑。有利地，所述至少一個(gè)圓周凹槽具有大于所述凹槽深度的凹槽寬度。
[0015]當(dāng)埋塑嵌件在纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中模制時(shí)，所述纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的強(qiáng)化纖維流入并完全填充所述至少一個(gè)圓周凹槽，以便形成將所述埋塑嵌件固定就位于所述纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中的高強(qiáng)度機(jī)械鎖定機(jī)構(gòu)。
[0016]所述埋塑嵌件經(jīng)由模制工藝在所述纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中模制，所述模制工藝從包括壓縮模制、樹(shù)脂傳遞模制、注塑模制、吹塑模制、傳遞模制、反應(yīng)注塑模制、鑄造以及熔模鑄造的組中選擇。
[0017]可替換地，所述至少一個(gè)圓周凹槽在所述圓柱形本體的外表面中形成；所述至少一個(gè)圓周凹槽在所述圓柱形本體的內(nèi)表面中形成；所述圓柱形本體具有在所述圓柱形本體的外表面中形成的兩個(gè)或多個(gè)圓周凹槽；所述圓柱形本體具有在所述圓柱形本體的內(nèi)表面中形成的兩個(gè)或多個(gè)圓周凹槽；以及所述圓柱形本體具有在所述圓柱形本體的外表面中形成的第一圓周凹槽和在所述圓柱形本體的內(nèi)表面中形成的第二圓周凹槽。
[0018]所述埋塑嵌件由可機(jī)加工的材料制成，所述可機(jī)加工材料從包括金屬材料、陶瓷材料以及復(fù)合材料的組中選擇。
[0019]在本公開(kāi)的另一個(gè)實(shí)施例中，其提供了帶有埋塑嵌件的復(fù)合材料部件，所述復(fù)合材料部件包括:由纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料組成的纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)；被固定在所述纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中的埋塑嵌件，所述埋塑嵌件包括:圓柱形本體；以及在所述圓柱形本體中形成的至少一個(gè)圓周凹槽，所述凹槽具有基本凹的結(jié)構(gòu)，具有0.025英寸或更大的凹槽半徑，以及具有大于或等于凹槽深度的凹槽半徑。
[0020]可替換地，所述至少一個(gè)圓周凹槽具有大于所述凹槽深度的凹槽寬度；所述至少一個(gè)圓周凹槽在所述圓柱形本體的外表面中形成；所述至少一個(gè)圓周凹槽在所述圓柱形本體的內(nèi)表面中形成；所述圓柱形本體具有在所述圓柱形本體的外表面中形成的第一圓周凹槽和在所述圓柱形本體的內(nèi)表面中形成的第二圓周凹槽。
[0021]所述復(fù)合材料部件被用于交通運(yùn)輸工具，所述交通運(yùn)輸工具從包括飛行器、宇宙運(yùn)載工具、空間運(yùn)載工具、火箭、衛(wèi)星、旋翼飛行器、水上運(yùn)輸工具、船只、火車(chē)、汽車(chē)、卡車(chē)和公共汽車(chē)的組中選擇。[0022]在本公開(kāi)的另一個(gè)實(shí)施例中，其提供了將埋塑嵌件保持在纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料和形成高強(qiáng)度機(jī)械鎖定機(jī)構(gòu)的方法，所述方法包括:將所述埋塑嵌件固定在模具空穴中，所述嵌件包括:圓柱形本體；以及在所述圓柱形本體中形成的至少一個(gè)圓周凹槽，所述凹槽具有基本凹的結(jié)構(gòu)，具有0.025英寸或更大的凹槽半徑，以及具有大于或等于凹槽深度的凹槽半徑；將纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料引入所述模具空穴中并環(huán)繞所述埋塑嵌件；封閉所述模具空穴；加熱和壓縮在所述模具空穴中的纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料，以便固結(jié)環(huán)繞所述埋塑嵌件的纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料，使得所述纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料的強(qiáng)化纖維流入并完全填充所述至少一個(gè)圓周凹槽，以便形成將所述埋塑嵌件保持就位于所述纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料的高強(qiáng)度機(jī)械鎖定機(jī)構(gòu)，并形成帶有所述埋塑嵌件的被固結(jié)的纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)；冷卻與所述埋塑嵌件固結(jié)的纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)；以及從所述模具空穴移除帶有所述埋塑嵌件的被固結(jié)的纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)。
[0023]所述方法進(jìn)一步包括:在將所述埋塑嵌件固定到所述模具空穴之前，處理所述埋塑嵌件的至少一個(gè)圓周凹槽的表面，以便促進(jìn)所述纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料對(duì)所述至少一個(gè)圓周凹槽的表面的貼合，其中所述處理至少一個(gè)圓周凹槽的表面包括一個(gè)或多個(gè)表面預(yù)處理，所述表面預(yù)處理從包括溶劑擦拭、研磨、打磨、砂磨、噴砂、化學(xué)清潔、化學(xué)蝕刻、溶膠凝膠處理、底涂處理、粘合處理的組中選擇，其中所述埋塑嵌件經(jīng)由模制工藝與所述纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料固結(jié)，所述模制工藝從包括壓縮模制、樹(shù)脂傳遞模制、注塑模制、吹塑模制、傳遞模制、反應(yīng)注塑模制、鑄造以及熔模鑄造的組中選擇。
[0024]所述方法或消除了無(wú)加固的空隙區(qū)域的形成，并且最小化或消除在所述纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料中的纖維的剪切。
[0025]可替換地，所述至少一個(gè)圓周凹槽在所述圓柱形本體的外表面中形成；所述至少一個(gè)圓周凹槽在所述圓柱形本體的內(nèi)表面中形成；所述圓柱形本體具有在所述圓柱形本體的外表面中形成的第一圓周凹槽和在所述圓柱形本體的內(nèi)表面中形成的第二圓周凹槽。
[0026]本文所述特征、功能和優(yōu)勢(shì)可以在本公開(kāi)的各個(gè)實(shí)施例中單獨(dú)實(shí)現(xiàn)，或可以結(jié)合其他實(shí)施例實(shí)現(xiàn)，其進(jìn)一步細(xì)節(jié)可以參考下列描述和繪圖。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0027]通過(guò)參考結(jié)合附圖的下列【具體實(shí)施方式】，本公開(kāi)將被更好地理解，其中附圖示出優(yōu)選和示例性的實(shí)施例，但是其不一定按比例繪制，其中:
[0028]圖1是結(jié)合本公開(kāi)的埋塑嵌件的一個(gè)或多個(gè)有利實(shí)施例的飛行器的透視圖圖解；
[0029]圖2A是已知的帶有滾花表面的埋塑嵌件的正面透視圖圖解；
[0030]圖2B是已知的帶有滾花表面的埋塑螺紋嵌件的正視圖圖解；
[0031]圖3是在被壓縮模制就位于碳纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料部件后，已知的帶有滾花表面的埋塑嵌件的截面俯視圖圖解；
[0032]圖4是在被模制就位于碳纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料部件中的，已知的具有帶有鋒利邊緣和鋒利內(nèi)角的凹槽的埋塑嵌件的截面?zhèn)纫晥D圖解；
[0033]圖5A是不完備固結(jié)的空隙區(qū)域的截面?zhèn)纫晥D圖解；
[0034]圖5B是圖5A的圓圈部分5B的細(xì)節(jié)視圖，其示出不完備固結(jié)的空隙區(qū)域。
[0035]圖6是具有外圓周凹槽的本公開(kāi)的埋塑嵌件的一個(gè)實(shí)施例的正透圖圖解；[0036]圖7是具有內(nèi)螺紋和外圓周凹槽的本公開(kāi)的埋塑嵌件的另一個(gè)實(shí)施例的仰視圖圖解；
[0037]圖8是具有兩個(gè)外圓周凹槽的本公開(kāi)的埋塑嵌件的又一個(gè)實(shí)施例的正視圖圖解；
[0038]圖9是本公開(kāi)的埋塑嵌件的一個(gè)實(shí)施例的正視圖，其示出了凹槽參數(shù)；
[0039]圖10是具有外圓周凹槽并被模制就位于纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中的本公開(kāi)的埋塑嵌件的一個(gè)實(shí)施例的俯視圖圖解；
[0040]圖11是被模制就位于纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中的圖6的埋塑嵌件的截面俯視圖圖解，其示出外圓周凹槽被纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料的強(qiáng)化纖維完全填充；
[0041]圖12是被模制就位于纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中的圖8的埋塑嵌件的截面俯視圖，其示出兩個(gè)外圓周凹槽被纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料的強(qiáng)化纖維完全填充；
[0042]圖13A是被模制就位于纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料銷(xiāo)聯(lián)接結(jié)構(gòu)中的本公開(kāi)的埋塑嵌件的一個(gè)實(shí)施例的俯視圖圖解；
[0043]圖13B是具有圖13A的埋塑嵌件的纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料銷(xiāo)聯(lián)接結(jié)構(gòu)的纖維增強(qiáng)熱塑性裝配部分的側(cè)視圖圖解；
[0044]圖14是具有內(nèi)圓周凹槽并被模制就位于圓柱形纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的本公開(kāi)的埋塑嵌件的又一個(gè)實(shí)施例的仰視圖圖解；
[0045]圖15A是具有外圓周凹槽并被模制就位于塊形纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的本公開(kāi)的埋塑嵌件的又一個(gè)實(shí)施例的正視圖圖解；
[0046]圖15B是被模制就位于圖15A的塊形纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的埋塑嵌件的側(cè)視圖圖解；
[0047]圖16A是具有兩個(gè)內(nèi)圓周凹槽的本公開(kāi)的埋塑嵌件的又一個(gè)實(shí)施例的正視圖圖解；
[0048]圖16B是沿圖16A的線16B-16B截取的截面圖圖解；
[0049]圖17是具有外圓周凹槽的本公開(kāi)的埋塑嵌件的又一個(gè)實(shí)施例的正視圖圖解，其中所述埋塑嵌件是堅(jiān)實(shí)的，沒(méi)有中心開(kāi)口 ；
[0050]圖18A是具有內(nèi)圓周凹槽和外圓周凹槽的本公開(kāi)的埋塑嵌件的又一個(gè)實(shí)施例的正視圖圖解；
[0051]圖18B是沿圖18A的線18B-18B截取的截面圖圖解；
[0052]圖19是具有本公開(kāi)的埋塑嵌件的一個(gè)實(shí)施例的復(fù)合材料部件的一個(gè)實(shí)施例的功能塊圖圖解；
[0053]圖20是圖示說(shuō)明本公開(kāi)的方法的示例性實(shí)施例的流程圖；
[0054]圖21A是在打開(kāi)位置的分體模具裝置的正視圖的示意圖，其具有在進(jìn)行壓縮模制前的纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料和本公開(kāi)的埋塑嵌件的一個(gè)實(shí)施例；
[0055]圖21B是在閉合位置的圖21A的分體模具裝置的正視圖的示意圖，其示出所述纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料和埋塑嵌件在壓縮模制期間被壓縮和固結(jié)；
[0056]圖21C是在打開(kāi)位置的圖21A的分體模具裝置的正視圖的示意圖，其示出在壓縮模制后，帶有埋塑嵌件的固結(jié)的纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)；以及
[0057]圖22是飛行器的內(nèi)部第二結(jié)構(gòu)的橫截面視圖，其可以結(jié)合本公開(kāi)的埋塑嵌件的一個(gè)或多個(gè)有利實(shí)施例。【具體實(shí)施方式】
[0058]現(xiàn)將通過(guò)參考附圖，在下文中更全面描述所公開(kāi)的實(shí)施例，其中所述附圖示出本公開(kāi)的一些實(shí)施例，而不是示出所有公開(kāi)的實(shí)施例。實(shí)際上，幾個(gè)不同的實(shí)施例可以被提供，但不應(yīng)當(dāng)將其理解為是對(duì)本文所述實(shí)施例的限制。而且，之所以提供這些實(shí)施例是為了本公開(kāi)更加全面和完整，并且向本領(lǐng)域的技術(shù)人員全面表達(dá)本公開(kāi)的范圍。
[0059]現(xiàn)參考所述繪圖，圖1示出示例性飛行器10的透視圖，其可以由結(jié)合本公開(kāi)的埋塑嵌件100的一個(gè)或多個(gè)有利實(shí)施例(或如圖6-18B所示的埋塑嵌件IOOa-1OOh的實(shí)施例)的一個(gè)或多個(gè)復(fù)合材料部件102制成。如圖1所示，飛行器10包括機(jī)身12、機(jī)頭14、駕駛艙16、可操作聯(lián)接到機(jī)身12的機(jī)翼18、一個(gè)或多個(gè)推進(jìn)裝置20、尾部垂直穩(wěn)定器22以及一個(gè)或多個(gè)尾部水平穩(wěn)定器24。飛行器10由可以被用于飛行器10的如下部位的復(fù)合材料和/或金屬材料制成，所述部位包括但不限于機(jī)身12、機(jī)頭14、機(jī)翼18、尾部垂直穩(wěn)定器22以及一個(gè)或多個(gè)尾部水平穩(wěn)定器24。此外，本公開(kāi)的埋塑嵌件100或如圖6-18B所示的埋塑嵌件IOOa-1OOh的實(shí)施例)的一個(gè)或多個(gè)有利實(shí)施例可以被用于飛行器10內(nèi)的內(nèi)部第二結(jié)構(gòu)中。圖22是內(nèi)部第二結(jié)構(gòu)70的截面圖圖解，其具有框架72、舷外儲(chǔ)物艙74、中央儲(chǔ)物艙76、內(nèi)部板78以及配件80。配件80可以被配備本公開(kāi)的埋塑嵌件100 (或如圖6-18B所示的埋塑嵌件IOOa-1OOh的實(shí)施例)。
[0060]雖然如圖1所示的飛行器10通常表示商用客機(jī)，但是本文公開(kāi)的埋塑嵌件100也可以被用于其他的航空器類(lèi)型。更為具體地，所公開(kāi)的實(shí)施例的教義可以被應(yīng)用于其他客運(yùn)飛行器、貨運(yùn)飛行器、軍用飛行器、旋翼飛行器，以及其他的飛行器或航空運(yùn)載工具類(lèi)型，以及宇宙運(yùn)載工具、衛(wèi)星、太空運(yùn)載工具、火箭和其他航空運(yùn)載工具。還應(yīng)當(dāng)明白，根據(jù)本公開(kāi)的裝置、方法和系統(tǒng)可以被用于其他交通運(yùn)輸工具，例如船只和其他水上運(yùn)輸工具、火車(chē)、汽車(chē)、卡車(chē)、公共汽車(chē)或其他合適的交通運(yùn)載工具。還應(yīng)當(dāng)明白，根據(jù)本公開(kāi)的裝置、方法和系統(tǒng)可以被用于從分離的連桿或件裝配的各種結(jié)構(gòu)，例如腳手架、織物篷房、桁架結(jié)構(gòu)、橋梁或其他合適的建筑結(jié)構(gòu)。如果結(jié)構(gòu)配件和/或連桿由復(fù)合材料制成，本公開(kāi)的埋塑嵌件100的一個(gè)或多個(gè)有利實(shí)施例(或圖6-18B所示的埋塑嵌件IOOa-1OOh的實(shí)施例)可以被用于這樣的被銷(xiāo)接或連接在一起的結(jié)構(gòu)配件/或連桿。
[0061]在本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例中，其提供了用于高強(qiáng)度保持在纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)130 (參照?qǐng)D10)中的埋塑嵌件100，所述纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)可以被用于復(fù)合材料部件102(參照?qǐng)D1)。圖6-19示出埋塑嵌件100、100a-100h的多種實(shí)施例。圖6示出具有埋塑嵌件IOOa的一個(gè)實(shí)施例的正透圖。如圖6所示，埋塑嵌件IOOa包括圓柱形本體104。圓柱形本體104具有外表面106、內(nèi)表面108、第一端部112以及第二端部114。圓柱形本體104進(jìn)一步包括在第二端部114的第一圓周基本平坦的表面110a，以及在第一端部112的第二孕周基本平坦的表面110b。埋塑嵌件IOOa進(jìn)一步包括用于接收緊固件154，例如結(jié)構(gòu)銷(xiāo)156 (參照?qǐng)D13A)的中心開(kāi)口 116 (參照?qǐng)D13A)。
[0062]如圖6所示，埋塑嵌件IOOa進(jìn)一步包括在圓柱形本體104中形成的至少一個(gè)圓周凹槽120。圓周凹槽120優(yōu)選具有基本凹的結(jié)構(gòu)122，并且優(yōu)選地，其深度是淺的。如圖6所示，埋塑嵌件IOOa具有在圓柱形本體104的外表面106中形成的單個(gè)圓周凹槽120，并且埋塑嵌件IOOa具有無(wú)凸緣的設(shè)計(jì)。不過(guò)，埋塑嵌件IOOa或所述埋塑嵌件的其他實(shí)施例也可以具有無(wú)凸緣的設(shè)計(jì)(參照?qǐng)D7)。圓周凹槽120可以由已知的機(jī)加工過(guò)程在圓柱形本體104的外表面106中和/或在圓柱形本體104 (參照?qǐng)D14)內(nèi)表面108中形成。圓周凹槽120可以具有可以被如下所述表面預(yù)處理工藝處理的表面170，以便促進(jìn)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料132 (參照?qǐng)D11)對(duì)至少一個(gè)圓周凹槽120的表面170的貼合。圖9是埋塑嵌件IOOa的正視圖圖解，其示出圓周凹槽120的各個(gè)參數(shù)。如圖9所示，圓周凹槽120具有凹槽半徑124、凹槽深度126以及凹槽寬度128。優(yōu)選地，凹槽半徑124具有0.025英寸或更大的長(zhǎng)度，以及優(yōu)選地，凹槽半徑124是恒定的或接近恒定的。優(yōu)選地，凹槽半徑124在長(zhǎng)度上大于或等于凹槽深度126。優(yōu)選地，凹槽寬度128在長(zhǎng)度上大于凹槽深度126。
[0063]埋塑嵌件100、100a_100h(參照?qǐng)D6_19)優(yōu)選由可機(jī)加工材料制成。所述可機(jī)加工材料可以包括金屬材料，例如鋁、鋼、鈦、黃銅、青銅或其他合適的金屬材料。所述可機(jī)加工材料可以進(jìn)一步包括陶瓷材料，例如礬土、氧化鈹、碳化硅、氮化硅或其他合適的陶瓷材料。所述可機(jī)加工材料可以進(jìn)一步包括復(fù)合材料，例如填充或未填充的環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、熱塑性塑料、聚氨酯、聚碳酸酯或其他合適的復(fù)合材料。
[0064]圖7是本公開(kāi)的埋塑嵌件IOOb的另一個(gè)實(shí)施例的仰視圖圖解，其具有在圓柱形本體104的內(nèi)表面108中形成的內(nèi)螺紋118并且具有從第一端部112延伸的凸緣119。埋塑嵌件IOOb包括圓柱形本體104，其具有外表面106內(nèi)表面108第一端部112第二端部114第一和第二圓周基本平坦的表面110a、110b，以及中心開(kāi)口 116。埋塑嵌件IOOb進(jìn)一步包括單個(gè)圓周凹槽120，其具有基本凹的結(jié)構(gòu)122，并且其深度是淺的。如圖7所示，圓周凹槽120在圓柱形本體104的外表面106中形成。
[0065]圖8是本公開(kāi)的埋塑嵌件IOOc的又一個(gè)實(shí)施例的正視圖圖解，其具有在圓柱形本體104的外表面106中形成的兩個(gè)圓周凹槽120。如圖8所示，埋塑嵌件IOOc包括圓柱形本體104，其具有外表面106、內(nèi)表面108、第一端部112、第二端部114、第一和第二圓周基本平坦的表面IlOaUlOb以及中心開(kāi)口 116。在這個(gè)實(shí)施例中，埋塑嵌件IOOc進(jìn)一步包括在圓柱形本體104的中心部位113上的第三圓周基本平坦的表面110c。埋塑嵌件IOOc進(jìn)一步包括兩個(gè)圓周凹槽120，每個(gè)具有在圓柱形本體104的外表面106中形成的基本凹的結(jié)構(gòu)122。兩個(gè)圓周凹槽120的深度優(yōu)選是淺的。圓周凹槽120可以具有可以被如下所述表面預(yù)處理工藝處理的表面170，以便促進(jìn)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料132 (參照?qǐng)D11)對(duì)至少一個(gè)圓周凹槽120的表面170的貼合。埋塑嵌件IOOc具有無(wú)凸緣設(shè)計(jì)。不過(guò)，埋塑嵌件IOOc或所述埋塑嵌件的其他實(shí)施例也可以具有凸緣的設(shè)計(jì)(參照?qǐng)D7)。
[0066]圖14是本公開(kāi)的埋塑嵌件IOOd的另一個(gè)實(shí)施例的仰視圖圖解，其具有在圓柱形本體104的內(nèi)表面108中形成的圓周凹槽120。圖14示出被模制就位于圓柱形纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)140的埋塑嵌件100d。如圖14所示，埋塑嵌件IOOd包括圓柱形本體104，其具有外表面106、內(nèi)表面108、第一端部112、第二端部114、第一和第二圓周基本平坦的表面110a、110b，以及中心開(kāi)口 116。在這個(gè)實(shí)施例中，外表面106是平滑的，并且埋塑嵌件IOOd包括圓周凹槽120，其具有在圓柱形本體104的內(nèi)表面108中形成的基本凹的結(jié)構(gòu)122。進(jìn)一步地，在這個(gè)實(shí)施例中，埋塑嵌件IOOd具有從圓柱形本體104的第一端部112伸出的突出件144。埋塑嵌件IOOd具有無(wú)凸緣設(shè)計(jì)。不過(guò)，埋塑嵌件IOOd或所述埋塑嵌件的其他實(shí)施例也可以具有凸緣的設(shè)計(jì)(參照?qǐng)D7)。
[0067]圖15A是本公開(kāi)的埋塑嵌件IOOe的另一個(gè)實(shí)施例的正視圖圖解，其具有在圓柱形本體104的外表面106中形成和被模制就位于塊形的纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)142的圓周凹槽120。圖15B示出被模制就位于圖15A的塊形纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)142的埋塑嵌件IOOe的側(cè)視圖。如圖15A-15B所示，埋塑嵌件IOOe包括圓柱形本體104，其具有外表面106、內(nèi)表面108(未不出)、第一端部112、第二端部114、第一和第二圓周基本平坦的表面110a、110b，以及中心開(kāi)口 116 (未示出)。在這個(gè)實(shí)施例中，埋塑嵌件IOOe包括圓周凹槽120，其具有在圓柱形本體104的外表面106中形成的基本凹的結(jié)構(gòu)122。進(jìn)一步，在這個(gè)實(shí)施例中，埋塑嵌件IOOe具有從圓柱形本體104的第一端部112伸出的突出件146。埋塑嵌件IOOe具有無(wú)凸緣設(shè)計(jì)。不過(guò)，埋塑嵌件IOOe或所述埋塑嵌件的其他實(shí)施例也可以具有凸緣的設(shè)計(jì)(參照?qǐng)D7)。
[0068]圖16A是本公開(kāi)的埋塑嵌件IOOf的另一個(gè)實(shí)施例的正視圖圖解，其具有在圓柱形本體104的內(nèi)表面108中形成的兩個(gè)圓周凹槽120。圖16B示出沿圖16A的線16B-16B截取的截面視圖。如圖16A-16B所示，埋塑嵌件IOOf包括圓柱形本體104，其具有外表面106、內(nèi)表面108、第一端部112、第二端部114，第一和第二圓周基本平坦的表面110a、110b，以及中心開(kāi)口 116。在這個(gè)實(shí)施例中，埋塑嵌件IOOf進(jìn)一步包括兩個(gè)圓周凹槽120，每個(gè)具有在圓柱形本體104的內(nèi)表面108中形成的基本凹的結(jié)構(gòu)122。埋塑嵌件IOOf具有無(wú)凸緣設(shè)計(jì)。不過(guò)，埋塑嵌件IOOf或所述埋塑嵌件的其他實(shí)施例也可以具有凸緣的設(shè)計(jì)(參照?qǐng)D7)。
[0069]圖17是本公開(kāi)的埋塑嵌件IOOg的另一個(gè)實(shí)施例的正視圖圖解，其中埋塑嵌件IOOg具有無(wú)中心開(kāi)口 116的堅(jiān)實(shí)內(nèi)部148。埋塑嵌件IOOg包括圓柱形本體104，其具有外表面106、第一端部112、第二端部114以及第一和第二圓周基本平坦的表面110a、110b。這個(gè)實(shí)施例具有無(wú)中心開(kāi)口 116的堅(jiān)實(shí)內(nèi)部148。埋塑嵌件IOOg進(jìn)一步包括圓周凹槽120，其具有在圓柱形本體104的外表面106中形成的基本凹的結(jié)構(gòu)122。埋塑嵌件IOOg具有無(wú)凸緣設(shè)計(jì)。不過(guò)，埋塑嵌件IOOg或所述埋塑嵌件的其他實(shí)施例也可以具有凸緣的設(shè)計(jì)(參照?qǐng)D7)。
[0070]圖18A是本公開(kāi)的埋塑嵌件IOOh的另一個(gè)實(shí)施例的正視圖圖解，其具有在圓柱形本體104的內(nèi)表面108中形成的第一圓周凹槽120a和在圓柱形本體104的外表面106中形成的第二圓周凹槽120b。圖18B示出沿圖18A的線18B-18B截取的截面視圖。如圖18A-18B所示，埋塑嵌件IOOf包括圓柱形本體104，其具有外表面106、內(nèi)表面108、第一端部112、第二端部114、第一和第二圓周基本平坦的表面110a、110b，以及中心開(kāi)口 116。在這個(gè)實(shí)施例中，埋塑嵌件IOOh進(jìn)一步包括第一和第二圓周凹槽120a、120b，每個(gè)具有基本凹的結(jié)構(gòu)122，其中第一圓周凹槽120a在圓柱形本體104的內(nèi)表面108中形成，而第二圓周凹槽120b在圓柱形本體104的外表面108中形成。埋塑嵌件IOOh具有無(wú)凸緣設(shè)計(jì)。不過(guò)，埋塑嵌件IOOh或所述埋塑嵌件的其他實(shí)施例也可以具有凸緣的設(shè)計(jì)(參照?qǐng)D7)。
[0071]但是，本文公開(kāi)的埋塑嵌件100、IOOa-1OOh的實(shí)施例不應(yīng)是對(duì)這些示例性實(shí)施例進(jìn)行限制。埋塑嵌件100、IOOa-1OOh的實(shí)施例還可以具有在圓柱形本體104的外表面106中形成、可以在圓柱形本體104的內(nèi)表面108中形成或可以在圓柱形本體104的外表面106和內(nèi)表面108中形成的多于兩個(gè)的圓周凹槽120。
[0072]圖10是具有中心開(kāi)口 116的埋塑嵌件IOOa的一個(gè)實(shí)施例的仰視圖圖解。如圖10所示的埋塑嵌件IOOa被模制就位于纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)130中。
[0073]圖11是被模制就位于纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)130中的，圖6的埋塑嵌件IOOa的第一半IOla和第二半IOlb的截面俯視圖圖解。在埋塑嵌件IOOa的第一半IOla與第二半IOlb之間的中心開(kāi)口 116在圖11中被示為比其實(shí)際尺寸更小，并且第一半IOla和第二半IOlb被示出更靠近在一起，以便示出全部或完全填充在埋塑嵌件IOOa的第一半IOla和第二半IOlb中的圓周凹槽120中的強(qiáng)化纖維134。圖11示出纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)130，其包括具有在樹(shù)脂基136中的強(qiáng)化纖維134的纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料132。強(qiáng)化纖維134可以由包括石墨、玻璃、碳、硼、陶瓷、芳族聚酰胺、聚烯烴、聚乙烯、聚合物的材料或其他合適的材料制成。樹(shù)脂基136可以由包括例如聚酰胺、聚烯烴和含氟聚合物的熱塑性樹(shù)脂；例如環(huán)氧樹(shù)脂和聚酯的熱固性樹(shù)脂；具有熱固性樹(shù)脂和熱塑性樹(shù)脂的特性的混合聚合物樹(shù)脂的樹(shù)脂材料制成；或由其他合適的樹(shù)脂材料制成。優(yōu)選地，當(dāng)埋塑嵌件IOOa (或埋塑嵌件100、100b-100h)在纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)130中模制時(shí)，所述纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料132的強(qiáng)化纖維134流入并全部或完全填充圓周凹槽120，并形成將所述埋塑嵌件IOOa固定就位于纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)130中的高強(qiáng)度機(jī)械鎖定機(jī)構(gòu)138。埋塑嵌件IOOa (或埋塑嵌件100、IOOb-1OOh)可以經(jīng)由模制工藝被模制在纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)130中，所述模制工藝包括壓縮模制、樹(shù)脂傳遞模制、注塑模制、吹塑模制、傳遞模制、反應(yīng)注塑模制、鑄造以及熔模鑄造或其他合適的模制工藝。
[0074]圖12是被模制就位于纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)130中的圖8的埋塑嵌件IOOc的截面俯視圖圖解，其示出向兩個(gè)外圓周凹槽120完全填充纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料132的強(qiáng)化纖維134。圖12示出圖8的埋塑嵌件IOOc的第一半103a和第二半103b的截面俯視圖圖解，其中所述埋塑嵌件被模制就位于纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)130中。在埋塑嵌件IOOc的第一半103a與第二半103b之間的中心開(kāi)口 116在圖12中被示為比其實(shí)際尺寸更小，并且第一半103a和第二半103b被示出更靠近在一起，以便示出全部或完全填充在埋塑嵌件IOOc的第一半103a和第二半103b中的圓周凹槽120中的強(qiáng)化纖維134。圖12示出纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)130，其優(yōu)選包括具有在樹(shù)脂基136中的強(qiáng)化纖維134的纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料132。優(yōu)選地，當(dāng)埋塑嵌件IOOc在纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)130中模制時(shí)，纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料132的強(qiáng)化纖維134流入并全部或完全填充圓周凹槽120，并形成將所述埋塑嵌件IOOc固定就位于纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)130中的高強(qiáng)度機(jī)械鎖定機(jī)構(gòu)138。埋塑嵌件IOOc可以經(jīng)由模制工藝在纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)130中模制，所述模制工藝包括壓縮模制、樹(shù)脂傳遞模制、注塑模制、吹塑模制、傳遞模制、反應(yīng)注塑模制、鑄造以及熔模鑄造或其他合適的模制工藝。
[0075]優(yōu)選地，本文公開(kāi)的埋塑嵌件100、100a-100h經(jīng)由壓縮模制被模制就位于纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)130中。壓縮模制特別適用于模制大的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)和部件，例如大的平坦或彎曲的行為增強(qiáng)的熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)和部件，例如飛行器10的機(jī)翼18和機(jī)身12(參照?qǐng)D1)。圖21A-21C示出可以被用于將本文公開(kāi)的埋塑嵌件100或IOOa-1OOh模制于纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)130中的壓縮模制工藝的示例性分體模具裝置172。
[0076]圖21A是在進(jìn)行壓縮模制前保持纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料132和本公開(kāi)的埋塑嵌件IOOa的一個(gè)實(shí)施例的分體模具裝置172的正視圖的示意圖。圖21A示出在開(kāi)口位置173中的分體模具裝置172。如圖21A所示，分體模具裝置172優(yōu)選包括凸形部件174和凹形部件176。凸形部件174可以被附接到上部平板178，其可以被進(jìn)一步附接到液壓柱塞元件180。液壓柱塞元件180相對(duì)于凹形部件176移動(dòng)凸形部件174。凹形部件176優(yōu)選具有模具空穴182，并且凹形部件176可以被附接到下部平板184。頂銷(xiāo)186可以被安置穿過(guò)下部平板184和穿過(guò)凹形部件176，并且優(yōu)選接觸模制材料188。模制材料188可以包括本文公開(kāi)的纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料132或其他合適的模制材料，并且模制材料188可以被引入或放置在模具空穴182中。模制材料188可以是切碎的預(yù)浸潰條、干燥未熔顆粒、預(yù)成形片材、粘性物質(zhì)或其他合適的形狀。
[0077]如圖21A所示，一個(gè)或多個(gè)埋塑嵌件IOOa (參照?qǐng)D6)(或埋塑嵌件100或本文公開(kāi)的IOOb-1OOh)可以被裝入模具空穴182中，并被機(jī)加工到所述埋塑嵌件本身中的零件捕集，或通過(guò)非螺紋埋塑嵌件的銷(xiāo)190被機(jī)械固定或保持就位?？商鎿Q地，對(duì)于螺紋埋塑嵌件(參照?qǐng)D7)，所述埋塑嵌件可以通過(guò)合適的緊固裝置(未示出)被固定或保持就位。在模制材料188被放置在模具空穴182之前，模具空穴182和凹形部件176可以被預(yù)熱。可替換地，一旦模制材料188被放置在模具空穴182中，模具空穴182和凹形部件176可以被加熱。同樣，在模制材料188被放置在模具空穴182之前，凸形部件174可以被預(yù)熱。可替換地，一旦模制材料188被放置在模具空穴182中，凸形部件174可以被加熱。最后，模制材料188在被放置到模具空穴182之前可以被預(yù)熱，并且隨后在模具空穴182中的時(shí)候，被進(jìn)一步加熱?？商鎿Q地，模制材料188可以在模具空穴182的時(shí)候被加熱。模具空穴182、凹形部件176以及凸形部件174可以被熱源192的熱量預(yù)熱或加熱，所述熱源被連接到在模具空穴182、凹形部件176以及凸形部件174中形成的加熱/冷卻通道194。在模制材料188在模具空穴182中被有效加熱到柔韌狀態(tài)后，分體模具裝置172優(yōu)選被閉合。
[0078]圖21B是圖21A的分體模具裝置172的正視圖的示意圖，其中纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料132和埋塑嵌件IOOa在壓縮模制期間被壓縮和固結(jié)。圖21B示出在閉合位置195中的分體模具裝置172。在壓縮模制期間，液壓柱塞元件180將分體模具裝置172的凸形部件174放低到凹形部件176上，并閉合分體模具裝置172，以便密封模具空穴182。液壓柱塞元件180和凸形部件174施加有效的壓力在模具空穴182內(nèi)的模制材料188，以便壓緊并且使模制材料188接觸模具空穴182內(nèi)的全部或完全的內(nèi)模具區(qū)域196 (參照?qǐng)D21A)，從而填充模具空穴182，所述模制材料188例如纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料132。在壓縮模制期間，纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料132的樹(shù)脂基136優(yōu)選密封一個(gè)或多個(gè)埋塑嵌件IOOa (或埋塑嵌件100或本文公開(kāi)的100b-100h)，以便將纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料132圍繞一個(gè)或多個(gè)埋塑嵌件IOOa (或埋塑嵌件100或本文公開(kāi)的IOOb-1OOh)固結(jié)，以便與一個(gè)或多個(gè)埋塑嵌件IOOa (或埋塑嵌件100或本文公開(kāi)的IOOb-1OOh)形成纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)130。在圖21B中，模制材料188，例如纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料132被示為已經(jīng)流過(guò)模具空穴182，以便與一個(gè)或多個(gè)埋塑嵌件IOOa (或100或100b_100h)形成纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)。
[0079]當(dāng)一個(gè)或多個(gè)埋塑嵌件IOOa (或埋塑嵌件100或本文公開(kāi)的100b_100h)被模制在纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)130中時(shí)，纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料132中的強(qiáng)化纖維134流入并全部或完全填充圓周凹槽120，并形成將一個(gè)或多個(gè)埋塑嵌件IOOa(或埋塑嵌件100或本文公開(kāi)的IOOb-1OOh)保持或固定就位于纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料132的高強(qiáng)度機(jī)械鎖定機(jī)構(gòu)138 (參照?qǐng)D11)，以便與一個(gè)或多個(gè)埋塑嵌件IOOa (或埋塑嵌件100或本文公開(kāi)的IOOb-1OOh)形成固結(jié)或模制的纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)130。模制材料188可以在模制期間被加熱，并且加熱和壓力可以被施加有效的一段時(shí)間。對(duì)于熱塑性模制材料，有效的加熱和壓力僅被施加一段時(shí)間，只要其將所述熱塑性材料填充到模具空穴182中。對(duì)于熱固性模制材料，有效的加熱和壓力可以被施加一段時(shí)間，直到所述熱固性模制材料被固化。優(yōu)選地，如本文所述，在這樣的壓縮模制期間所使用的壓力可以是從大約IOOOpsi (磅每平方英寸)到大約5000psi的范圍，并且更優(yōu)選地,從大約4000psi到大約5000psi的范圍。優(yōu)選地，如本文所述，對(duì)于熱塑性模制材料，在這樣的壓縮模制期間所使用的溫度可以是從大約600華氏度到大約700華氏度的范圍。在模制材料188固化后，被密封或固結(jié)在纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)130內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)埋塑嵌件IOOa (或埋塑嵌件100或本文公開(kāi)的IOOb-1OOh)以及模具空穴182、凹形部件176和凸形部件174可以自己冷卻下來(lái)或經(jīng)由強(qiáng)制對(duì)流被冷卻下來(lái)，或可替換地，可以用任何合適的主動(dòng)冷卻過(guò)程，例如冷卻源198被冷卻，所述冷卻源可以被連接到在模具空穴182中形成的加熱/冷卻通道194。優(yōu)選地，在與一個(gè)或多個(gè)埋塑嵌件IOOa (或埋塑嵌件100或本文公開(kāi)的IOOb-1OOh)固結(jié)的纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)130已經(jīng)被充分冷卻有效的一段時(shí)間后，與一個(gè)或多個(gè)埋塑嵌件IOOa(或埋塑嵌件100或本文公開(kāi)的IOOb-1OOh)固結(jié)的纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)130被從模具空穴182移除。通過(guò)使用液壓柱塞元件180升起分體模具裝置172的凸形部件，使其離開(kāi)凹形部件176，分體模具裝置172可以被打開(kāi)。
[0080]圖21C是圖21A的分體模具裝置172的正視圖的示意圖，其示出壓縮模制過(guò)程后的纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)130和埋塑嵌件100a。圖21C示出在打開(kāi)位置的分體模具裝置172和帶有一個(gè)或多個(gè)埋塑嵌件IOOa (或埋塑嵌件100或本文公開(kāi)的100b_100h)的被模制或固結(jié)的纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)130。頂銷(xiāo)186可以被用于向上推動(dòng)帶有一個(gè)或多個(gè)埋塑嵌件IOOa的(或埋塑嵌件100或本文公開(kāi)的IOOb-1OOh)被模制或固結(jié)的纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)130，以便將其從模具空穴182移除。緊固裝置(未示出)的一個(gè)或多個(gè)銷(xiāo)190可以被從模具空穴182移除，留下帶有一個(gè)或多個(gè)埋塑嵌件IOOa (或埋塑嵌件100或本文公開(kāi)的IOOb-1OOh)的被封裝或固結(jié)的纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)130。
[0081]圖13A是被模制就位于用在飛行器10的纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料鉸接結(jié)構(gòu)150中的本公開(kāi)的埋塑嵌件IOOa的一個(gè)實(shí)施例的頂視圖圖解。圖13B示出具有圖13A的埋塑嵌件IOOa的纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料銷(xiāo)姐結(jié)構(gòu)150的纖維增強(qiáng)熱塑性裝配部件152的側(cè)視圖。圖13B示出被模制就位的埋塑嵌件IOOa以及示出被設(shè)計(jì)接收緊固元件(參照?qǐng)D13A)，例如結(jié)構(gòu)性銷(xiāo)156 (參照?qǐng)D13A)的埋塑嵌件IOOa的中心開(kāi)口 116。如圖13A所示，纖維增強(qiáng)的熱塑性裝配件152可以被附接到復(fù)合材料面板結(jié)構(gòu)158、拉桿160和/或框架配件162。
[0082]在本公開(kāi)的另一個(gè)實(shí)施例中，其提供了具有本公開(kāi)的埋塑嵌件100(或本文公開(kāi)的埋塑嵌件IOOa-1OOh)的一個(gè)實(shí)施例的復(fù)合材料部件102。圖19是具有埋塑嵌件100的一個(gè)實(shí)施例的復(fù)合材料部件102的一個(gè)實(shí)施例的功能塊圖。復(fù)合材料部件102可以被優(yōu)選用于交通運(yùn)載工具，例如飛行器10(參照?qǐng)D1)、宇宙運(yùn)載工具、航空運(yùn)載工具、火箭、衛(wèi)星、旋翼飛行器、水上運(yùn)輸工具、船只、火車(chē)、汽車(chē)、卡車(chē)、公共汽車(chē)或者其他合適的交通運(yùn)輸工具。如圖19所示，復(fù)合材料部件102包括纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)130。纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)130包括具有在樹(shù)脂基136中的強(qiáng)化纖維134的纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料132。復(fù)合材料部件102進(jìn)一步包括被固定在纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料部件結(jié)構(gòu)130中或固定到纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料部件結(jié)構(gòu)130的埋塑嵌件100。如上所述，埋塑嵌件100 (或本文公開(kāi)并如圖6-18B所示的埋塑嵌件IOOa-1OOh)包括圓柱形本體104，其具有外表面106內(nèi)表面108以及在圓柱形本體104中形成的至少一個(gè)圓周凹槽120。圓周凹槽120具有基本凹的結(jié)構(gòu)122。圓周凹槽120具有凹槽半徑124、凹槽深度126以及凹槽寬度128。優(yōu)選地，凹槽半徑124具有0.025英寸或更大的長(zhǎng)度。優(yōu)選地，凹槽半徑124在長(zhǎng)度上大于或等于凹槽深度126。優(yōu)選地，凹槽寬度128在長(zhǎng)度上大于凹槽深度126。
[0083]優(yōu)選地，當(dāng)埋塑嵌件100在纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)130中模制時(shí)，纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料132的強(qiáng)化纖維134流入并完全填充至少一個(gè)圓周凹槽120，以便形成將埋塑嵌件100固定就位于所述纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)130中的高強(qiáng)度機(jī)械鎖定機(jī)構(gòu)138(參照?qǐng)D19)。埋塑嵌件100可以經(jīng)由模制工藝在纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)130中模制，所述模制工藝包括壓縮模制、樹(shù)脂傳遞模制、注塑模制，吹塑模制、傳遞模制、反應(yīng)注塑模制、鑄造以及熔模鑄造或其他合適的模制工藝。如上所述，埋塑嵌件100優(yōu)選由可機(jī)加工材料制成。所述可機(jī)加工材料可以包括金屬材料，例如鋁、不銹鋼、鈦、黃銅、青銅或其他合適的金屬材料。所述可機(jī)加工材料可以進(jìn)一步包括陶瓷材料，例如礬土、氧化鈹、碳化硅、氮化硅或其他合適的陶瓷材料。所述可機(jī)加工材料可以進(jìn)一步包括復(fù)合材料，例如填充或未填充的環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、熱塑性塑料、聚氨酯、聚碳酸酯或其他合適的復(fù)合材料。
[0084]在如圖6所示的一個(gè)實(shí)施例中，至少一個(gè)圓周凹槽120可以在圓柱形本體104的外表面106中形成。在如圖8所示的另一個(gè)實(shí)施例中，圓柱形本體104具有在圓柱形本體104的外表面106中形成的兩個(gè)圓周凹槽120。在如圖14所示的另一個(gè)實(shí)施例中，至少一個(gè)圓周凹槽120可以在圓柱形本體104的內(nèi)表面108中形成。在如圖16A-16B所示的另一個(gè)實(shí)施例中，圓柱形本體104具有在圓柱形本體104的內(nèi)表面108中形成的兩個(gè)圓周凹槽120。在如圖18A-18B所示的另一個(gè)實(shí)施例中，圓柱形本體104可以具有在圓柱形本體104的外表面106中形成的第一圓周凹槽120a，以及在圓柱形本體104的內(nèi)表面108中形成的第二圓周凹槽120b。
[0085]在本公開(kāi)的另一個(gè)實(shí)施例中，其提供了將在本文公開(kāi)的埋塑嵌件100或埋塑嵌件IOOa-1OOh的一個(gè)實(shí)施例保持在纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料132中，并形成將埋塑嵌件100(或埋塑嵌件100或本文公開(kāi)的IOOb-1OOh)固定于纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)130中的高強(qiáng)度機(jī)械鎖定機(jī)構(gòu)138的方法200。圖20是本公開(kāi)的方法200的示例性實(shí)施例的流程圖。方法200可以初始包括處理埋塑嵌件100 (或埋塑嵌件100或本文公開(kāi)的IOOb-1OOh)的至少一個(gè)圓周凹槽120的表面170(參照?qǐng)D6，8)，以便促進(jìn)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料132(參照?qǐng)D11)到至少一個(gè)圓周凹槽120的貼合的可選步驟202。圓周凹槽120的表面170的處理可以包括一個(gè)或多個(gè)表面預(yù)處理，例如溶劑擦拭、研磨、打磨、砂磨、噴砂、化學(xué)清潔、化學(xué)蝕刻、溶膠凝膠處理、底涂處理、粘合處理或其他合適的表面預(yù)處理。
[0086]方法200還包括將埋塑嵌件100 (或埋塑嵌件100或本文公開(kāi)的100b_100h)固定于模具空穴182 (參照?qǐng)D21A)，例如像分體模具裝置172 (參照?qǐng)D21A)的模具空穴182的步驟204。如上所述，埋塑嵌件100 (或埋塑嵌件100或本文公開(kāi)的IOOb-1OOh)包括圓柱形本體104(參照例如圖6-8和14-19)。圓柱形本體104具有外表面106、內(nèi)表面108、第一端部112以及第二端部114 (參照例如圖6-8)。圓柱形本體104進(jìn)一步包括在第二端部114的第一圓周基本平坦的表面IlOa以及在第一端部112的第二圓周基本平坦的表面IlOb (參照?qǐng)D6-7)，并且可以進(jìn)一步包括第三圓周基本平坦的表面IlOc (參照?qǐng)D8)。埋塑嵌件100(或埋塑嵌件100或本文公開(kāi)的IOOb-1OOh)可以進(jìn)一步包括用于接收緊固元件154 (參照?qǐng)D13A)，例如結(jié)構(gòu)性銷(xiāo)156 (參照?qǐng)D13A)的中心開(kāi)口 116，或可以具有堅(jiān)實(shí)內(nèi)部148 (參照?qǐng)D 17)。
[0087]埋塑嵌件100 (或埋塑嵌件100或本文公開(kāi)的IOOb-1OOh)進(jìn)一步包括在圓柱形本體104中形成的至少一個(gè)圓周凹槽120 (參照例如圖6-8和14-19)。圓周凹槽120優(yōu)選具有基本凹的結(jié)構(gòu)122 (參照例如圖6-8和14-19)。如圖9所示，圓周凹槽120具有凹槽半徑124、凹槽深度126以及凹槽寬度128。優(yōu)選地，凹槽半徑124具有0.025英寸或更大的長(zhǎng)度測(cè)量值。優(yōu)選地，凹槽半徑124在長(zhǎng)度上大于或等于凹槽深度126。優(yōu)選地，凹槽寬度128在長(zhǎng)度上大于凹槽深度126。在如圖6所示的一個(gè)實(shí)施例中，至少一個(gè)圓周凹槽120可以在圓柱形本體104的外表面106中形成。在如圖8所示的另一個(gè)實(shí)施例中，圓柱形本體104具有在圓柱形本體104的外表面106中形成的兩個(gè)圓周凹槽120。在如圖14所示的另一個(gè)實(shí)施例中，至少一個(gè)圓周凹槽120可以在圓柱形本體104的內(nèi)表面108中形成。在如圖16A-16B所示的另一個(gè)實(shí)施例中，圓柱形本體104具有在圓柱形本體104的內(nèi)表面108中形成的兩個(gè)圓周凹槽120。在如圖18A-18B所示的另一個(gè)實(shí)施例中，圓柱形本體104可以具有在圓柱形本體104的外表面106中形成的第一圓周凹槽120a，以及在圓柱形本體104的內(nèi)表面108中形成的第二圓周凹槽120b。
[0088]方法200進(jìn)一步包括將纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料132 (參照?qǐng)D11)引入到模具空穴182并環(huán)繞埋塑嵌件100 (或埋塑嵌件100或本文公開(kāi)的IOOb-1OOh)的步驟206。方法200進(jìn)一步包括封閉模具空穴182 (參照?qǐng)D21A-21B)的步驟208。方法200進(jìn)一步包括經(jīng)由熱源192 (參照?qǐng)D21A-21C)并經(jīng)由例如液壓柱塞元件180 (參照?qǐng)D21A-21C)將纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料132壓縮到模具空穴182中，以便將纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料132固結(jié)在埋塑嵌件100 (或埋塑嵌件100或本文公開(kāi)的IOOb-1OOh)周?chē)?，使得纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料132的強(qiáng)化纖維134流入并完全填充至少一個(gè)圓周凹槽120,以便形成將埋塑嵌件100或IOOb-1OOh的一個(gè)實(shí)施例保持就位于纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料132中的高強(qiáng)度機(jī)械鎖定機(jī)構(gòu)138 (參照?qǐng)D11)，從而形成帶有埋塑嵌件100 (或埋塑嵌件100或本文公開(kāi)的IOOb-1OOh)的被固結(jié)的纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)130的步驟210。
[0089]方法200進(jìn)一步包括冷卻帶有埋塑嵌件100 (或埋塑嵌件100或本文公開(kāi)的IOOb-1OOh)的被固結(jié)的纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料132的步驟212。冷卻步驟212可以經(jīng)由強(qiáng)制對(duì)流進(jìn)行，或可替換地，用任何合適的主動(dòng)冷卻過(guò)程，例如可以被連接到在模具空穴182 (參照?qǐng)D21A-21C)中形成的加熱/冷卻通道194 (參照?qǐng)D21A-21C)的冷卻源198 (參照?qǐng)D21A-21C)。埋塑嵌件IOOa (或埋塑嵌件100或本文公開(kāi)的100b_100h)優(yōu)選經(jīng)由模制工藝與纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)130固結(jié)，所述模制工藝包括壓縮模制、樹(shù)脂傳遞模制、注塑模制、吹塑模制、傳遞模制、反應(yīng)注塑模制、鑄造、熔模鑄造或其他合適的模制工藝。方法200進(jìn)一步包括從分體模具裝置172 (參照?qǐng)D21C)的模具空穴182移除帶有埋塑嵌件100 (或埋塑嵌件100或本文公開(kāi)的IOOb-1OOh)的被固結(jié)的纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料132的步驟214。
[0090]優(yōu)選地，方法200最小化或消除了無(wú)加固或最少加固的不完備固結(jié)的空隙區(qū)域56(參照?qǐng)D3、4)的形成。此外，優(yōu)選地，方法200最小化或消除了任意一個(gè)強(qiáng)化纖維134在纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料132被鋒利邊緣40 (參照?qǐng)D4)割斷或切斷。
[0091]埋塑嵌件100或IOOa-1OOh和方法200的公開(kāi)實(shí)施例提供了具有至少一個(gè)相對(duì)淺的圓周凹槽120 (參照?qǐng)D6-8和14-18B)的埋塑嵌件，所述圓周凹槽用于模制就位于優(yōu)選用于復(fù)合材料部件102 (參照?qǐng)D1)的纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)130 (參照?qǐng)D10)內(nèi)或模制就位于纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)130。此外，埋塑嵌件100或IOOa-1OOh和方法200的公開(kāi)實(shí)施例提供了具有至少一個(gè)相對(duì)淺的圓周凹槽120的埋塑嵌件，并且所述模壓具有相對(duì)大開(kāi)口體積，其允許在模制過(guò)程期間，強(qiáng)化纖維134進(jìn)入圓周凹槽120并完全或基本填滿圓周凹槽120，以便形成高強(qiáng)度機(jī)械鎖定機(jī)構(gòu)138 (參照?qǐng)D11)。這樣的高強(qiáng)度機(jī)械鎖定機(jī)構(gòu)138將埋塑嵌件100或IOOa-1OOh保持或捕獲在纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)130，通過(guò)這樣的方式產(chǎn)生環(huán)繞的纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料132的全部強(qiáng)度，而不僅僅是樹(shù)脂基136的強(qiáng)度。
[0092]埋塑嵌件100或IOOa-1OOh和方法200的公開(kāi)實(shí)施例可以提供埋塑嵌件100或IOOa-1OOh在纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)130內(nèi)的完全捕獲強(qiáng)度，可以消除或最小化不完備固結(jié)的空隙區(qū)域56 (參照?qǐng)D3、4)的形成，以及可以消除或最小化會(huì)降低捕獲強(qiáng)度的樹(shù)脂基136中的強(qiáng)化纖維134被鋒利邊緣40 (參照?qǐng)D4)的切斷。進(jìn)一步地，埋塑嵌件100或IOOa-1OOh和方法200的公開(kāi)實(shí)施例可以被用于接收配套緊固件，提供多部件組合件的強(qiáng)健連接點(diǎn)，提供負(fù)荷傳遞點(diǎn)，避免已知的后模制嵌件或配件安裝方法，例如貼合就位、鉆孔和攻絲或利用壓合嵌件或凹型嵌件的其他機(jī)械捕獲方法的成本，以及與已知的會(huì)增加例如額外的設(shè)置或操作時(shí)間或粘合劑應(yīng)用和干燥時(shí)間的后模制嵌件或配件安裝方法相比，降低最終的部件成本。
[0093]通過(guò)在本公開(kāi)中的上述描述和關(guān)聯(lián)繪圖中闡述的教義的好處，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以想到符合本文所述權(quán)利要求的許多更改和其他實(shí)施例。本文所述的實(shí)施例僅僅是示例性的，目的不是為了限制或窮舉本公開(kāi)的范圍。雖然本文采用了特定術(shù)語(yǔ)，但是他們僅僅具有一般和描述性的意義，而不是為了限制的目的。
【權(quán)利要求】
1.一種用于高強(qiáng)度保持在纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)內(nèi)的埋塑嵌件，所述埋塑嵌件包括: 圓柱形本體；以及， 在所述圓柱形本體中形成的至少一個(gè)圓周凹槽，所述凹槽具有基本凹的結(jié)構(gòu)，其具有.0.025英寸或更大的凹槽半徑，并且具有大于或等于凹槽深度的所述凹槽半徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌件，其中所述至少一個(gè)圓周凹槽具有大于所述凹槽深度的凹槽寬度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的嵌件，其中當(dāng)所述埋塑嵌件在纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中被模制時(shí)，所述纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中的強(qiáng)化纖維流入并完全填充所述至少一個(gè)圓周凹槽，以便形成將所述埋塑嵌件固定就位于所述纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中的高強(qiáng)度機(jī)械鎖定機(jī)構(gòu)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的嵌件，其中所述埋塑嵌件經(jīng)由模制工藝在所述纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中模制，所述模制工藝從包括壓縮模制、樹(shù)脂傳遞模制、注塑模制、吹塑模制、傳遞模制、反應(yīng)注塑模制、鑄造以及熔模鑄造的組中選擇。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的嵌件，其中所述至少一個(gè)圓周凹槽被形成在所述圓柱形本體的外表面中。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的嵌件，其中所述至少一個(gè)圓周凹槽被形成在所述圓柱形本體的內(nèi)表面中。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的嵌件，其中所述圓柱形本體具有形成在所述圓柱形本體的外表面中的兩個(gè)或更多個(gè)圓周凹槽。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的嵌件，其中所述圓柱形本體具有形成在所述圓柱形本體的內(nèi)表面中的兩個(gè)或更多個(gè)圓周凹槽。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的嵌件，其中所述圓柱形本體具有形成在所述圓柱形本體的外表面中的第一圓周凹槽和形成在所述圓柱形本體的內(nèi)表面中的第二圓周凹槽。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的嵌件，其中所述埋塑嵌件由可機(jī)加工的材料制成，所述可機(jī)加工的材料從包括金屬材料、陶瓷材料以及復(fù)合材料的組中選擇。
11.一種將埋塑嵌件保持在纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料中并形成高強(qiáng)度機(jī)械鎖定機(jī)構(gòu)的方法，所述方法包括: 將埋塑嵌件固定在模具空穴中，所述嵌件包括: 圓柱形本體；以及， 在所述圓柱形本體中形成的至少一個(gè)圓周凹槽，所述凹槽具有基本凹的結(jié)構(gòu)，其具有.0.025英寸或更大的凹槽半徑，并且具有大于或等于凹槽深度的所述凹槽半徑； 將纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料引入所述模具空穴中，并環(huán)繞所述埋塑嵌件； 封閉所述模具空穴； 加熱和壓縮所述模具空穴中的纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料，以便將所述纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料固結(jié)在所述埋塑嵌件周?chē)沟脕?lái)自所述纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料的強(qiáng)化纖維流入并完全填充所述至少一個(gè)圓周凹槽，以便形成將所述埋塑嵌件保持就位于所述纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料中的高強(qiáng)度機(jī)械鎖定機(jī)構(gòu)，并形成帶有所述埋塑嵌件的被固結(jié)的纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)；冷卻帶有所述埋塑嵌件的被固結(jié)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)；以及 將帶有所述埋塑嵌件的被固結(jié)的纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)從所述模具空穴移除。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其進(jìn)一步包括在將所述埋塑嵌件固定到所述模具空穴中之前，處理所述埋塑嵌件的所述至少一個(gè)圓周凹槽的表面，以便促進(jìn)所述纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料到所述至少一個(gè)圓周凹槽的表面的貼合，其中所述處理至少一個(gè)圓周凹槽的表面包括一個(gè)或多個(gè)表面預(yù)處理，所述表面預(yù)處理從包括溶劑擦拭、研磨、打磨、砂磨、噴砂、化學(xué)清潔、化學(xué)蝕刻、溶膠凝膠處理、底涂處理、粘合處理的組中選擇。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的方法，其中所述埋塑嵌件經(jīng)由模制工藝與所述纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料固結(jié)，所述模制工藝從包括壓縮模制、樹(shù)脂傳遞模制、注塑模制、吹塑模制、傳遞模制、反應(yīng)注塑模制、鑄造以及熔模鑄造的組中選擇。
14.根據(jù)權(quán)利要求11到13中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述至少一個(gè)圓周凹槽被形成在所述圓柱形本體的外表面中。
15.根據(jù)權(quán)利要求11到14中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述至少一個(gè)圓周凹槽被形成在所述圓柱形本體的內(nèi)表面中。
16.根據(jù)權(quán)利要求11到15中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述圓柱形本體具有在所述圓柱形本體的外表面中形成的第一圓周凹槽和在所述圓柱形本體的內(nèi)表面中形成的第二圓周凹槽。
【文檔編號(hào)】B29C43/18GK103717380SQ201280036345
【公開(kāi)日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2012年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月22日
【發(fā)明者】E·M·小費(fèi)舍爾, B·A·卡特 申請(qǐng)人:波音公司