专利名称：复合金属部件的生产、成型和粘结系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及复合体的生产及薄板金属部件的超塑性成型和粘结。
背景技术：
一般用下述方法生产复合部件用树脂基体或粘结介质如热塑性或热固 性树脂浸渍纤维材料如玻璃纤维，或者将薄板热塑性材料一起成型和粘结， 或者形成多个将形成零件的层。然后将这种树脂浸渍材料进行高温高压处 理，以将该材料压制成型，或熟化树脂基体或粘结介质，从而生成复合/粘结 部件。用下述方法形成粘结金属部件将金属薄板成型，在薄板之间放置粘 结剂或粘结材料，然后在保持结合压力或夹紧压力的同时升温，确保有足够 高的粘结力。在每一种情况下都需要压制材料以从复合叠层或金属粘结剂中 排出过量气体和树脂，将层压品熟化成固体层或将固体层压品粘结在一起形 成成品零件。用这种方法可以生产高强度轻质部件，这种部件特别适用于航 空器、汽车和航海设施。
国际专利申请PCT/AU95/00593中描述了申请人开发的一种生产该复合 部件的系统，此处引入其详述部分作为参考。所述系统使用一对分别提供模 具表面和支撑表面的压力室。模具表面可以由形成其中一个压力室的壁的浮 动刚性或半刚性模具提供。支撑表面可以由形成另 一个压力室的壁的第二个 协同浮动刚性或半刚性模具、真空袋或可弹性变形的嚢状物提供。复合叠层 可以由上覆有可置于模具和支撑表面之间的剥皮织物和放散管织物的树脂 浸渍材料层制成。 一旦复合叠层置放在适当位置，高温高压流体将通过每一 个压力室循环，从而双面压制叠层，形成或熟化树脂基体或粘结介质。另一 种方案是，首先将材料层置于模具中，形成层压品，用Resin Transfer Moulding 或Resin Film Infusion将树脂导入层压品，从而形成零件。循环流体能够以
快速循环时间非常均匀地熟化部件、将其加热和冷却，并且能够一些利用能 量。另外，在一个优选排列的该系统中，因为相同压力的流体通过每一个压 力室循环，所以在复合叠层的相反两侧上施加的是相同的压力。与用其它已 知的复合体生产方法生产的复合部件相比，该方法得到的复合部件具有优异 的材料均匀性。
申请人还开发了 一种生产、修补、成型和粘结复合体和金属部件的系统，
其描述在国际专利申请PCT/AU01/00224中，该系统使用至少一个具有可替 换支柱面的压力室，流体在高温高压下循环。
在申请人开发的所有系统中，共同的工作原理是使用高温高压的循环流 体以实现熟化工艺。用循环流体作为加热介质(或冷却介质)的优点是能够将 热量快速而均匀地传递到加热区域。实际上，这将导致生产复合产品的熟化 时间大大短于用传统高压釜生产方法可能使用的熟化时间。这是因为与空气 相比，流体的传热率高(即，用水时，传热率一般比用空气大22倍)。这将大 大提高每单元的生产速率，降低生产成本。
使用循环流体的另 一个优点是向叠层的传热更均匀，不会出现使用高压 釜或其它加热方法中发生的"过热点"。
申请人的系统还因为使用高压循环流体而在叠层上提供比较均匀的压 力。另外，在压力施加在叠层相反两侧的设计中，可以使压力平衡，不必使 用支撑任何施加的高负荷的具有高结构强度的设备。
本发明还可以利用"平衡密度，，效应，从而能够生产大型面板和部件。下 面还将详述该岁丈应。
虽然国际专利申请PCT/AU95/00593中描述的复合部件生产系统正在应 用，但是，在正生产的复合部件被熟化或成型前不可能制备下一个复合叠层。 还不易于改变用于生产不同复合部件的模具，因为这需要浮动刚性或半刚性 模具与压力室分离且被另 一种不同结构的刚性或半刚性模具替换。
使用固定在压力室壁中的模具时，难以移动模具，难以接近模具，例如， 难以将复合材料放置在模具中。
另外还难以操作模具使得在模具在外面环绕有压力室的压力盒中时将 加强筋放在零件中。可以从模具中取出复合零件，然后将其放在夹具中并装 配加强筋如筋肋、堵头、定位板等。但是这并不可取，因为复合部件一般不 是刚性的，在所有加强筋到位前很可能弯曲。因此，在从模具中取出零件前
优选放置所有加强筋并完成所有二级处理工艺。用这种方法可以保证最大的 尺寸精度。
在一些情况下还必须或优选使用能够从模具中释放零件的组合模。在没 有组合压力室和在模具壁中没有复杂锁紧机械以将模具结合在一起以确保 没有流体损失的情况下，这不适用于本发明的方法。
因为这种浮动模具的设计结构，所以用这种压力室还难以生产尺寸变化 很大的复合部件。因此，这是一种在正进行的熟化、成型工艺完成前不可能 再进行任何作业的"间歇，，法。但是，能够进行"半连续，，工艺的复合体生产系 统都有优点，在"半连续"工艺中，即使该系统正在压制、熟化和/或形成复合 或粘结金属部件时也能进行至少一部分生产工序，同时还能够保持该系统生 产的部件质量。能够生产各种不同的部件和用于这些部件的模具也是一个优 点，这样可以从根本上降低加工成本，并且不必改变密封压力室的基本结构 和从系统内释放流体。这样可以使该系统大规才莫应用，因为可以改善时间和 生产效率。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种生产复合或粘结金属部件的改进系统和 方法。
鉴于此，本发明的一个方面是提供一种生产复合或粘结金属部件的系
统，其包括
第一和第二压力室，每一个压力室都有可弹性变形的室壁； 用于通过每一个所述压力室循环高温高压流体的设备；和 至少一个模具组件，模具组件包括至少一个提供其中能够放置复合或粘 结金属叠层的模腔的独立铸模部分；
其中，当使用该系统时，两个压力室结合在一起，可弹性变形的室壁反 向对置，含有所述叠层的至少一个模具组件置于两个室壁之间，高温高压流 体通过每一个压力室循环，使得叠层能够压制、熟化或成型。
通过每一个压力室循环的流体可以保持基本相同的压力，使得模具组件 周围施加的压力得以平衡。这可以促进可弹性变形材料的室壁的使用，不需 要很大的机械强度来保持尺寸精度，因此可以是轻质结构。所以室壁可以较 薄，可以通过压力室向模具组件和叠层快速传热。
可弹性变形室壁还可以和模具组件及所支撑的叠层的形状大致一致，以
保证在整个模具组件中均匀传热。
在某些具有特殊回旋外部形状的部件中，叠层上面的室壁不能确切地和 外部形状一致。例如，这在要生产的部件中具有深腔或沟道的情况下会发生。
在这些情况下，叠层上面的室壁可以设计成与生产的部件的形状大致一 致。通过支撑该结构的室壁的压力室的循环流体能够促使该结构的室壁接近 部件的形状。
因为模具组件与压力室分离，所以能够促使本发明的系统使用半连续 法，因为模具组件和叠层可以分别与压力室组配。另外，在使用压力室时， 还可以建立模具组件。
本发明的另 一个方面是提供一种生产复合或粘结金属部件的方法，其包
括
将复合或粘结金属叠层放置在模具组件的模腔内；
将模具组件和叠层一起放置在第一和第二压力室之间，每一个压力室都 有可弹性变形的室壁，这两个室壁与放置在其中的模具组件反向对置；和
通过每一个压力室循环高温高压流体，以将复合或粘结金属叠层压制、 熟化或成型。
模具组件可以包括单个支撑复合或粘结金属叠层的铸模部分， 一个可弹 性变形的室壁与放置在两个压力室之间时的复合或粘结金属叠层或涂覆在 叠层上面的放散管织物直接接触。铸模部分可以是刚性或半刚性结构。还可 以设想模具组件包括一对协同的刚性或半刚性铸模部分，使复合或粘结金属 叠层可以置于其间。
铸.模部分可以分开，以便于从中释放完成的部件。这在本发明的系统中 是可行的，因为当铸模部分与压力室分开且在压力室外面时，和压力室分开 的铸模部分易于分离。用这种方法可以使压力室在所有时间内不被触及且完 整密封。因此，能够从压力室中取出包含零件的铸模部分优选具有密封和附 着在压力室上的铸模部分。
当使用一个铸模部分时，开始时用真空袋压制叠层。为了达到这一 目的， 真空袋可以放置在叠层上，在模具组件被压入压力室之间前压制叠层。
压力室可以包括在所述可弹性变形的室壁侧上支撑可弹性变形的室壁 的壳体。所述室壁可以具有袋、环或模具的附着点，它们在弹性壁内或与各 个压力室的壁相连，或者在刚性壁中切成的袋，其内部衬有与模具适配的弹
性材料。室壁可以由可弹性变形材料如橡胶制成。
压力室也可以包括支撑其中的弹性嚢状物的外部支撑壳体或框架。嚢状 物的一个面可以为压力室提供可弹性变形的室壁。这种设计能够保护压力 室。例如，如果在压力室中发现任何泄漏，则可以简单地移去嚢状物，然后 换上另一个嚢状物。在壳体和分开的易于泄漏的可弹性变形的室壁之间也不 需要特别的密封设计。
当通过室壁传热时，室壁需要与模具组件的形状非常接近一致，以保证 在模具组件和置于其中的叠层外表面周围有比较具有的传热。当模具组件的 形状特别回旋时，这种效果但是也难以达到。例如，具有沿其长度延伸的深 沟道的模具组件难以使室壁与模具组件和置于其中的叠层周缘一致。
因此，本发明的另 一个方面是提供一种生产复合或粘结金属部件的系统 使用的模具组件，其包括
具有相对面的铸模部分； 其中的一个所述铸模部分的面提供模腔；
模具组件还包括邻近相对铸模部分的面设置的流体流动室，使通过流体 流动室循环的流体与相对铸模部分的面的至少大部分直接接触。
流体流动室可以包括沿铸4莫部分的周缘固定在其上的由可弹性变形材 料如硅橡胶形成的嚢状物，从而覆盖相邻铸模部分的面的至少大部分。至少 一个支撑膜可以将嚢状物和铸模部分的面连接，以进一步支撑嚢状物，并且 引导流体流经流体流动室。还可以设想从铸模部分的面中可以延伸出至少一 个刚性或半刚性传热片。传热片可以加速使热量传递到铸模部分，并且有助 于引导流体的流动。传热片还可以附着在嚢状物上，为嚢状物提供进一步的 支撑。
还可以设想流体通过其循环的流体流动室可以由沿周缘弹性固定在铸 模部分的面上的刚性或半刚性壳体或板提供。
设置的流体流动室使流体与铸模部分的面的大部分直接接触，这样可以 使从流体向模具表面的热量传递最大化。上述模具组件可以用于本发明的生 产系统。
因此，本发明的另一个方面是提供一种生产复合或粘结金属部件的系 统，其包括
第一和第二压力室，每一个压力室都有可弹性变形的室壁；
至少 一个包括具有相对面的铸模部分的模具组件，其中的 一个所述铸模
部分的面提供其中能够放置复合或粘结金属叠层的模腔；至少一个模具组件
包括邻近所述铸模部分的面设置的流体流动室，使通过流体流动室循环的流
体与相对铸模部分的面的至少大部分直接接触；和
用于通过每一个所述压力室和通过流体流动室循环高温高压流体的设
备；
其中，当使用该系统时，两个压力室结合在一起，可弹性变形的室壁反 向对置，含有所述叠层的至少一个模具组件置于两个室壁之间，高温高压流 体通过每一个压力室和至少一个模具组件的流体流动室循环，使得叠层能够 压制、熟化或成型。
本发明的另一个方面是提供一种生产复合或粘结金属部件的方法，其包
括
将复合或粘结金属叠层放置在包括铸模部分的模具组件的模腔内，铸模 部分包括与模腔相对的面，流体流动室与所述的相对铸模部分的面相邻；
将模具组件和叠层一起放置在第一和第二压力室之间，每一个压力室都 有可弹性变形的室壁，这两个室壁与放置在其中的带有所述叠层的铸模部分 反向对置；和
通过每一个压力室和流体流动室循环高温高压流体，以将复合或粘结金 属叠层压制、熟化或成型。
具有使流体经其循环的流体流动室的模具组件的使用能够使提供压力 的部件(压力室)和提供热量的部分(模具组件)分开。这可以改善对模具组件 上施加的压力和热量的管理。
当流体分别通过压力室和流体流动室循环时，压力室内的循环流体温度 可以保持比较恒定的值(例如，约80°C),而通过流体流动室循环的流体温度 可以在较高温度和较低温度之间循环(例如在40-200。C之间)。这是因为在这 种设计中不需要加热或冷却压力室壁。因此，通过流体流动室的流体为模具 组件提供主要加热或冷却源。利用这种设计的另一个优点是与压力室相比通 过流体流动室循环所需要的流体体积较小，这意p未着改变温度以加快循环时 间需要的流体量更少。
还可以在叠层上设置一个单独的上流体流动室。上流体流动室可以是由 可弹性变形材料形成的嚢状物形式。当流体通过其循环时， 一般将嚢状物的
面设计成至少与模腔形状大致一致。上流体流动嚢状物可以放置在叠层和通 过上流体流动嚢状物循环的高温流体上方，而^f莫具组件位于两个压力室之 间，从而可以为叠层供热。这样可以更均匀地传热，上流体流动室与叠层大 致一致。因此，与具有附着的流体流动室的模具组件相连的上流体流动嚢状 物为叠层和铸模部分供热。
与模具组件的流体流动室内 一样，通过上流体流动室循环的流体温度也 可以在较高温度和较低温度之间循环。
带有位于支撑在模具组件内的叠层上面的上流体流动室的包括流体流 动室的^f莫具组件也可以位于本发明的生产系统的两个压力室之间。
有时候需要在复合或粘结金属部件上粘结其它附件。这些附件可以包括 纵梁、加强肋或连接环。优选在生产部件时能够粘结这些附件。这样可以提 供更超级的将零件粘结到部件上。
因此，本发明的另 一个方面是提供一种生产复合或粘结金属部件的系
统，该系统包括第一和第二压力室，每一个压力室都有可弹性变形的室壁；
用于通过每一个所述压力室循环高温高压流体的设备；模具组件，该模具组
件包括其中能够放置复合或粘结金属叠层和至少一个附件的模腔；并且设计
成使附件位于所述叠层上面的排列，其中，当使用该系统时，两个压力室结
合在一起，可弹性变形的室壁反向对置，含有通过设计的结构定位的所述叠 层和至少一个附件的模腔置于两个室壁之间，高温高压流体通过每一个压力
室循环，使得叠层能够压制、熟化或成型，并且至少一个附件粘结在其上。 附件可以包括纵梁、加强肋或其它任何需要粘结在复合或粘结金属部件 上的附件。
可以在叠层上放置真空袋，以在开始时用真空袋压制叠层。 这种设计的结构可以包括至少 一个设计为将每一个附件啮合并定位在 叠层上面所需位置上的条带。例如，当附件是加强肋时，条带可以相对于加 强肋侧面延伸，条带包括一个或多个"U"形弯头以啮合加强肋的直立部分， 从而使加强肋定位在叠层上面的适当位置处。条带可以位于真空袋上面或下 面。
另 一种替代方案是，这种设计的结构可以由模腔上面的压力室的室壁提 供，将室壁设计为包括使附件定位在叠层上的袋或沟道。压力室可以包括容 纳嚢状袋的外部壳体或框架，嚢状袋的一个面提供这种结构的室壁。在外部
壳体位于嚢状袋之前可以预先将嚢状袋定位在叠层和附件上。然后用循环流 体使嚢状袋充分膨胀。这种布置更易于在嚢状袋膨胀前将嚢状袋和协同附件 定位在叠层上。还可以设想在外部壳体中提供一个以上的嚢状袋。这样能 够使该系统用在不可能只使用一个嚢状物的非常大的部件上。
在另 一个优选实施方案中可以提供另 一个流体流动嚢状物，流体流动嚢 状物由可弹性变形材料形成，当置于附件和叠层上面时能够和它们一致或者 易于一致。嚢状物可以具有较窄的整体囊状物厚度，从而能够促进与其上的 嚢状物的贴合。高温高压流体可以通过流体流动嚢状物循环。
这种设计的结构还可以包括提供一种设计的压力室的室壁，使其与流 体流动嚢状物一致，并且能够促进流体流动嚢状物与附件及其上放置有附件 的叠层更加贴合。
在另一个实施方案中，这种设计的结构可以是位于可置于模腔上面的压 力室内的内部支撑框架。内部支撑框架可以支撑具有在流体通过压力室循环 之前和叠层及附件一致结构的压力室的室壁。当流体通过压力室循环时，这 种结构的室壁离开支撑孔径和模具组件啮合，当没有流体通过压力室循环 时，这种结构的室壁回到支撑框架上。
为了在室壁上精确定位铸模部分，为了保持模具在操作时的精确校准和 尺寸稳定性，还可以设置定位设备。定位设备可以仅仅是用于模具组件的室 壁上的附着点形式。例如，可以在室壁上设置凸缘、凹窝、环或袋，以将模 具组件固定在其上。可以用丝线或其它设备将附着点系在压力室壳体上。这 有助于使附着点大致保持在其适当位置上。定位设备还可以替代性地包括位 于压力室内的定位框架，并且具有至少一个通过压力室的室壁延伸的定位 销。优选从室壁延伸出多个定位销，每一个定位销都延伸自定位框架。这种 定位框架可以和压力室的壳体分离，因此可以独立于壳体移动，并且可以与 壳体不直接连接。定位框架也可以系在压力室壳体上以将其保持在其中的正 确位置处。因此，定位销可以穿过室壁，还可以与所述铸模部分中设置的协 同孔啮合。因此，定位销位于室壁上特定位置中的铸模部分上。
当铸模部分在室壁上保持适当位置时，虽然不一定要倾斜模具，但是这 种定位设置还可以使反应室壁相对于水平面以倾斜角定位。这种倾斜放置的 优点是当叠层的剩余部位被树脂饱和时能够并促使保留在复合或粘结金属 叠层中的所有空气或气体移向叠层的最上面的部分。移动的树脂最终将气体
驱除出叠层。这样可以使复合部件中有较少的气泡/空隙。
在压力室内使用定位框架是可以接受的，只要定位框架易于安装在压力 室内即可。优选地是，循环流体流经的压力室的体积不会增加到支撑更大定 位框架的程度，因为这样将需要更大量的流体通过压力室循环，这是不可取 的。
因此，本发明的另一个方面是提供一种生产复合或粘结金属部件的系
统，该系统包4舌
第一和第二压力室，每一个压力室都有可弹性变形的室壁；
用于通过每一个所述压力室循环高温高压流体的设备；
至少 一个模具组件，该模具组件包括能够提供其中放置复合或粘结金属 叠层的模腔的铸模部分，将至少一个模具组件定位在固定位置上的定位设 备，支撑在该至少一个模具组件周围的压力室，二者是相对浮动的关系；
其中，当使用该系统时，两个压力室结合在一起，可弹性变形的室壁反 向对置，该至少一个模具组件含有设置在室壁之间的所述叠层，而高温高压 流体通过每一个压力室循环，使得叠层能够压制、熟化或成型。
刚性地支撑在压力室外面的定位框架可以将模具组件固定在适当位置 上。因此，压力室的体积不需要在其中提供定位框架。模具组件可以由延伸 自至少一个压力室的定位框架的至少一个支柱支撑。
该系统的运行方式与前面所述的相反，模具组件固定，而压力室可以在 模具组件周围浮动。与前面所述的设计相比，这种压力室固定在一定的位置 处，模具组件在压力室室壁之间浮动。但是这种生产方法在两种系统设计中 的原理仍然是一样的。
在上述设计中，支撑在定位框架上的模具系统刚性支撑模具组件。但是 还可以设想只使用一个压力室，该压力室可至于刚性支撑的模具组件上。
因此，本发明的另一个方面是提供一种生产复合或粘结金属部件的系 统，该系统包4舌
包括提供模腔的铸模部分的固定模具组件；
具有可弹性变形室壁的压力室；
用于通过压力室循环高温流体的设备；
其中，当使用该系统时，压力室位于至少一个模具组件上，室壁位于至 少一个模具组件上，模腔中放置所述的叠层，高温高压流体通过压力室循环，
使得叠层能够压制、熟化或成型。
压力室在模具组件上浮动设置。因此，当流体通过压力室循环时，压力 室可以相对于固定的模具组件移动。
这种系统不能平衡铸模部分上施加的压力。但是，在压力室中使用循环 流体的优点仍然存在，该系统特别适用于不要求尺寸精度的部件。
流体循环设备包括盛放相对温度不同的流体的多个流体储槽和将不同 温度的流体导向压力室的流量控制设备。这种设计已经描述在国际专利申请
PCT/AU95/00593中，此处引入其详述部分作为参考。
可以设置使压力室内的流体压力可循环变化的设备。例如，可以在压力 室上固定一个振动发生器，以振动压力室及其中的流体。利用振动可以促进 复合或粘结金属材料内气泡的去除。 一般来说，振动可以适用于本发明的所 有生产系统。
应当注意压力室甚至在竖直状态下也可以操作，在这种情况下，室壁 大致处在竖直面上。这示出本发明的系统和方法的一个重要方面，即"平衡 密度"效应。循环流体压力和液化状态下的树脂流体压力在系统内大致平衡， 因为流体和树脂的密度类似。液化树脂的密度和粘度与水和使用的导热流体 的密度和粘度接近。因此，即使在压力室竖直或倾斜的情况下，循环流体施 加在液化树脂上的压力一般也能得以平衡。尽管液化树脂有天然的滑落到铸 模部分下部的趋势，但是循环流体的流体压力还是随压力室中深度的增加而 增加。这样就可以将沿铸才莫部分的液化树脂和循环流体之间的流体压力平 衡，从而可以抵消树脂滑落到铸模部分下部的趋势。这样就可以使在本发明 的倾斜或竖直压力室内生产的复合部件的厚度保持一致。这种方法可以克服 现有技术所面临的困难要生产的具有深侧边且没有树脂的大零件会用于重 力作用滑落到这些深面侧，导致"芯吸"或滑动效应，其中，树脂流向室壁， 即使用真空袋施加很高的真空度，也会造成在壁底有过量树脂，而顶部却缺 少树脂。为了克服这一效应， 一般使用的匹配模具能够提供封闭的刚性树脂 体积，但是这样将导致成本提高。因此，本发明与传统的复合体生产系统相 比，能够生产大得多的面板或其它部件。
在本发明的另一个方面中，可以用流体逐步填充压力室，使其从空洞状 态逐步达到填满状态。当热流体柱填充压力室时，其挤压嚢状物和模具壁， 从而挤压其中的叠层并熔化树脂。可以设想这样将使树脂线或波移动到升
高的流体柱的前面。当流体柱和由此产生的树脂柱升高到零件表面上时，将 使气体排出叠层，并使受控湿气排出零件。使用刚性或弹性气体充填嚢状物 的传统系统时这是不可能也不实际的。平衡密度的系统为叠层提供非常精确 的树脂和纤维控制，方法是在零件周围形成树脂和纤维，以补偿厚度的偏差， 并为所有从上至下的零件提供均匀的压力和树脂含量。
用于循环流体的设备可以与国际专利申请PCT/AU95/00593中所示的设 备相同或相似。流体优选是油。
该设备包括一系列流体储槽，每一个储槽盛有温度不同的流体。例如， 可以设置三个流体储槽，其中的两个分别盛放低温和高温流体，第三个流体 储槽中盛放的流体温度介于另外两个中盛放的流体温度之间。
每一个压力室和流体流动室可以和所有的流体储槽流体相通，使不同温 度的流体可以通过它们循环。可以设置一系列流体泵和阀，以控制来自每一 个储槽的流体流动。可以对每一个流体储槽加压，使储槽释放的流体处于高 压状态。
这种设计的优点是不需要在部件的每一个循环步骤中在系统内加热和 冷却流体。
每一个流体储槽都可装备有"环形干线"，使多个生产系统在任何时候与 储槽连接。
温度不同的流体的循环可以在每一个生产系统之间交替进行，使得在任 何时候都不会使任一储槽内的流体过度抽出。这样可以在任何时候开始熟化 工艺，而制备好的模具在新循环开始前不需要等待熟化循环结束，这在固定 站设计中是不可能的。
另外还可以如上述国际专利申请所述，设置一个设备使压力室内的压力 循环变化，利用水锤或活塞通过流体产生振动或压力波，或者在在压力室内 施加压力的至少部分时间段内直接振动模具。
当使用该系统时，在压力室之间可以;设置至少一个模具组件。还可以在 使用的压力室之间放置多个模具组件，以同时生产多个复合部件。
铸模部分在置于压力室之间前可以负载复合叠层或粘结金属薄片。这样 可以在复合叠层被压制和熟化或成型的同时继续在铸模部分内准备其它复 合叠层。使用独立的铸模部分还可以生产不同的复合部件，不用改变压力室 的结构。如果在压力室之间可以放置多个模具组件，则能够同时生产多个复
合部件。
在复合叠层上还可以放置真空膜，膜的边缘紧贴铸模部分密封。气体从 真空膜下抽出，从而可以从复合叠层中去除尽可能多的空气和其它气体。这 有助于减小最终的复合部件中的气泡/空隙量。但是应当注意到真空膜对于 本发明的操作并非必要。
当模具组件放置在压力室之间时，将加压流体引入压力室，使可弹性变 形的室壁在模具组件周围变形，从而将压力施加在处于铸模部分中的复合叠 层上，最终的复合部件的形状取决于铸模部分的形状。这些铸模部分的外表 面优选是光滑的，以确保它们的表面相对于压力室的可弹性变形的室壁是光 滑的。利用这种滑动，可弹性变形的室壁可以和铸模部分紧密接触，并且以 最小的变形量向铸模部分传递最大的压力和热量。为了提高该工艺的效果， 可以在铸模部分或压力室室壁上涂覆润滑剂。除润滑外，或者作为润滑的一 部分，为了从压力室的流体向铸模部分传递最大热量，优选用流体或传热介 质传热。当可弹性变形的室壁和铸模部分紧密接触时，来自压力室的压力挤 压复合叠层或粘结金属部件，从中排出过多的树脂或粘结介质和气泡。如上 所述，模具组件也可以包括具有流体流动室的铸模部分。另外，在模具组件 上还可以放置一个上流体流动室。然后可以将模具组件和任选的上流体流动 室置于压力室室壁之间，挤压和熟化模具组件中的叠层。通过流体施加的可 循环变化压力或产生振动的压力波或者模具组件本身的振动能够促使气泡 的去除，从而可以保证最终的复合/粘结金属部件整个都具有非常均匀的材料 性能。另外，因为流体通过压力室循环，所以能够保证沿其整个表面快速而 均匀地加热和冷却复合叠层或粘结金属部件，从而可以保证均匀地熟化和冷 却叠层/零件/金属部件。另外，在循环的任何时候都可以停止流体的流动， 用内部加热器维温，以完全熟化零件。
复合叠层可以包括树脂浸渍材料层(已知为"半固化片，，)或金属薄片层。 在叠层中还可以包括用于最终复合部件的强化剂和其它干燥纤维。然后可以 根据需要在复合叠层上放置剥皮织物和放散管织物。在半固化片热塑性薄片
或金属薄片中提供树脂形式的树脂基体或粘结介质。但是还可以设想在复 合叠层应用于铸模部分上后至少可以在复合叠层上供应大量树脂基体或粘 结介质。复合叠层可以是用连续纤维的层或片形成的较干燥的"预制件"。.可 以在用一个或多个供给线或浇道口将干燥的预制件放置在室壁之间后将树
脂基体或粘结介质供给复合叠层。这样可以使本发明的系统使用已知的树脂 传递模塑法(RTM)生产复合部件。
本发明的另一个方面是提供一种生产复合或粘结金属部件的方法，其包
括将复合或粘结金属叠层放置在模具组件的模腔内；将模具组件和复合或 粘结金属叠层一起放置在至少大部分充满流体的第一和第二压力室之间，每 一个压力室都有可弹性变形的室壁，这两个室壁与放置在其中的模具组件反 向对置；向模具组件供应树脂，树脂经过置于模具组件之间的叠层；收集从 模具组件中溢流出来的树脂，用于供给另一个模具组件；通过每一个压力室 循环高温高压流体，以将叠层压制、熟化或成型。
将来自一个模具组件的溢流树脂收集和供给另一个模具组件的步骤可 以相继在其它一个或多个模具组件上进行。
与用RTM将树脂单独供给多个模具组件时相比，这可以大量减少树脂 的浪费量。
可以在压力下将树脂从第一个树脂容器供给第一个模具组件，树脂的供 给量大于第 一个模具组件中的叠层的需要量。这将产生经过模具组件的树脂 波。这种树脂波可以包括含过量树脂的移动阵面，还可以是流经其间的厚波 阵面形式。模具组件可以保持倾斜位置，使随流体深度增加的流体压力有助 于驱使树脂向上通过叠层。从第一个模具组件溢流的树脂可以供给下一个模 具组件。移动的树脂波阵面可以将空气从叠层中驱除，从而减少或消除最终 部件中的气泡。这种过量的树脂还可以先释放到下一个处于真空下的树脂储 槽中。当第一个树脂容器的阀关闭且在模具组件上施加压力时，从叠层中榨 出其它树脂，将这种额外的树脂收集在下一个树脂储槽内。可以打开控制树 脂从下一个树脂储槽流到下一个模具组件的阀，并且可以在压力下将树脂泵
送到下一个模具组件内。这可以根据需要在几个模具組件上连续进行。
因此， 一个接一个通过模具组件移动的树脂的波阵面的使用可以减d、如 果单独供给每一 个模具组件时可能发生的树脂的浪费量。
将树脂供给干燥预制件的另 一种方法是使用多个能够分配在其本身被 支撑在铸模部分中的干燥预制件表面上的固体树脂块或片。然后可以将支撑 干燥预制件和树脂块/片的铸模部分放置在压力室之间，然后，通过压力室循 环的高温流体使树脂熔化。因此，本发明的系统还可以使用已知的树脂膜注 入法(RFI)。
业已发现RTM法可以生产较脆的复合产品。这是因为树脂必须易于 沿复合叠层的平面纵向移动。因此，为了使树脂易于通过叠层移动，树脂必 须是"短分子链"型。得到的产品较脆。
作为对比，因为RFI法将固体树脂块分配在复合树脂叠层上，所以熔化 的树脂只需要润湿紧邻树脂块的复合叠层的区域。因此，树脂可以是具有较 长分子链的"韧化"型。RFI法生产的复合产品的结构强度高于RTM法生产的产品。
尽管RFI法能够生产改进的复合产品，但是，其劳动强度大，因为需要 人工将树脂块分配在干燥预制件上。
因此，本发明的另 一个方面是提供一种生产复合或粘结金属部件的方 法，其包括
在至少一个刚性或半刚性铸模部分的模具表面上涂覆固化树脂层； 将复合或粘结金属叠层放置在所述的至少一个刚性或半刚性铸模部分
中；
将至少一个铸模部分和叠层一起放置在第一和第二压力室之间，每一个 压力室都有可弹性变形的室壁，这两个室壁与放置在其中的至少一个铸模部 分反向对置；和
通过每一个压力室循环高温高压流体，将树脂液化，液化的树脂移入叠 层，使叠层压制、熟化或成型。
树脂的粘度基本上随温度而变化。因此，可以将液化状态下的加热树脂 喷到模具表面上。该表面的温度可以低于树脂的温度。可以设置冷却铸模部 分的设备。预冷铸模部分的 一个方法是在铸模部分内设置可循环流体的冷却 通道或空穴。这些冷却通道可以就设置在模具表面下面以使表面保持所需温 度。在另一种方案中，模具可以放置在单独的被冷却且在支撑模具的载体上 面的嚢状物上。
该方法提供的产品类似于RFI法生产的产品。但是，本发明的方法劳动 强度低。
树脂在低温和没有振动的条件下可以具有非常高的粘度，能够粘结且易 于粘附在模具上，以建立厚层，并保持很高的触变性，不会滑落或落到模具 表面下面。树脂的物理性能是蜡状性能。然后可以将干燥的纤维强化剂和半 固化片或湿叠层放置在模具内。然后将铸模部分置于压力盒内。当施加压力
和升高温度时，树脂快速熔化，其粘度降低，树脂将纤维强化剂润湿。可以 继续加热铸模部分，可以预先加热复合叠层，使其在后面被树脂润湿。树脂 更易于润湿加热的复合叠层。然后对铸模部分加热，以液化树脂层，并使树 脂发生转移。优选在树脂层和复合叠层之间放置一个移动控制设备如芳纶面 罩。这种面罩能够防止树脂移动，直到树脂的粘度足够低，以易于润湿复合 叠层。这可以减小树脂太粘时可能发生的在复合叠层中出现干斑的可能性。
还可以振动铸模部分，以分配和液化树脂，并去除所有截留的气体。用 这种方法可以液化树脂层，树脂将被迫加入干燥的纤维强化剂，空气将被赶 出叠层，叠层将被挤压，零件将被熟化。
各个供给线可以分别向喷头供应树脂和催化剂。树脂和催化剂在经过喷 头时可以混合。但是还可以设想喷头可以将不同的树脂同时或交替喷到模 具表面上，树脂发生反应，形成树脂层。还可以以不同的喷雾方式在模具表 面上喷涂树脂，以在最终的树脂层中提供不同树脂厚度的区域。这可以为不 同厚度的复合叠层区域提供适当的树脂量。这还可以使"预填充体"被精确定 位和称重的树脂适当浸渍和熟化。这种与在树脂撞击模具时或其后不久就 "冷冻"或冷却树脂至适当程度的能力相结合的喷雾法能够在模具上将树脂 精确定位，当树脂熔化时还可以通过驱动或传递树脂到预填充体中而精确润
湿预填充体。这在以前被称为树脂喷雾传递法或RST。这些预填充体包括预
先安装的部件如连接凸缘等，因此需要向预填充体的不同区域上供应不同量 的树脂。
这种性能的树脂的一个重要的优点是因为树脂一接触冷却表面即固化， 所以能够使叠层在模具中快速定位。这对于表面是倾斜或竖直的情况也是优点。
可以用与用于通过压力室循环流体同样的流体循环系统供应的流体加 热和冷却喷涂树脂用的设备。为了达到这一目的，树脂供给线可以包括流体
通过其循环的外部导管和在外部导管内且至少大致与其同心的内部导管。树 脂通过内部导管供给喷头。当树脂需要保持液体状态时，高温流体可以通过 外部导管循环。这种设计能够使树脂流过内部导管时均匀地加热内部导管内 的树脂。高温流体也可以在喷头周围和树脂料斗周围循环，以在树脂供给树 脂线之前预先加热和熔化。料斗可以包括流体通过其循环的外部空《壁。一 种替代方案是，可以从料斗壁周围延伸流体通过其循环的管道。
可以调节通过树脂喷雾设备循环的流体温度，以避免树脂在系统内熟 化。当不喷树脂时，可以通过该设备循环更冷的流体，以停止所有的树脂熟 化反应。
还可以考虑向复合叠层上涂覆树脂基体或粘结介质的其它设备。例如， 该材料可以是涂覆在复合叠层上的粉末或膜或脱湿织物或作为热塑性薄片 一部分的形式。
本发明可以半连续生产复合部件，这样可以促进大规模生产这样的部件。
因此，本发明的另一个方面是提供一种生产复合或粘结^r属部件的方 法，其包括
制备复合或粘结金属叠层并将其定位在多个模具组件的模腔内；
将一个或多个模具组件放置在两个分开的压力室之间，每一个压力室都 有可弹性变形的室壁，使压力室一起处于生产阶段中，使每一个模具组件都 置于压力室的室壁之间；
在所述的生产阶段通过每一个压力室循环高温高压流体，从而将其压制 和熟化或形成部件；
从压力室之间移出每一个模具组件；
从每一个模具组件中分离出完成的部件；和
用其它一个或多个装配有用于下一个生产阶段的所述叠层的模具组件 替换每一个模具组件。
如上所述，模具组件可以包括至少一个铸模部分，模具组件也可以包括 一个具有流体流动室的铸模部分。
可以用流体循环设备循环流体，流体循环设备包括盛放相对温度不同的 流体的多个流体储槽和根据需要控制流体流至压力室和流体流动室的流体 供应设备。每一个流体储槽都可包括环形干线，以促使流体流向多个压力室。
上述方法可以半连续生产复合或粘结金属部件，因为可以预先准备模具 组件。
还可以设想采用国际专利申请PCT/AU95/00593中描述的生产系统提 供半连续工艺。
因此，本发明的另一个方面是提供一种生产复合或粘结金属部件的方 法，其包括
制备复合或粘结金属叠层并将其定位在多个铸模部分的模腔内，每一个 铸模部分都弹性安装，且分别形成下压力室的室壁；
将每一个所述的下压力室放置在包括弹性室壁的上压力室下面，所述的
室壁放置在模腔上，使上下压力室一起处于生产阶段中，使上压力室的室壁
放置在铸模部分上；
在生产阶段通过上下压力室循环高温高压流体，从而将其压制和熟化或 形成部件；和
用另一个装配有用于下一个生产阶段的所述叠层的下压力室替换下压 力室。
安装下压力室时，至少要大致能够使其水平移动，以使每一个下压力室 能够置于上压力室下面，上压力室可以位于一个位置处且可以至少大致以竖 直方向移动。
例如，压力室可以支撑在轮子上或安装在推车上。
流体供给线可以固定在上压力室上。当下压力室在上压力室下面移动 时，流体供给线可以分别与每一个下压力室零件和断开。但是还可以设想 下压力室是固定的，而上压力室可以在每一个下压力室上面移动。
在某些领域，如上所述使用利用一个压力室的生产系统也是可以接受的。
因此，本发明的另 一个方面是提供一种生产复合或粘结金属部件的方 法，其包括
制备复合或粘结金属叠层并将其定位在多个刚性铸模部分的模腔内； 将每一个所述的铸模部分放置在包括弹性室壁的上压力室下面，所述的
室壁放置在模腔上，在生产阶段使上压力室下移到铸模部分上，使上压力室 的室壁放置在铸模部分上；
在生产阶段通过上压力室循环高温高压流体，从而将其压制和熟化或形 成部件；和
用另一个装配有用于下一个生产阶段的所述叠层的铸模部分替换铸模 部分。
在铸模部分的另一个优选实施方案中可以增加铸模部分的结构强度。铸 模部分可以包括提供模腔的内部模具表皮、在铸模部分相对侧的外部模具表 皮及一系列在内外模具表皮间延伸的加强筋。为了控制尺寸精度，内部模具
表皮可以比外部模具表皮厚。加强筋在铸模部分内提供一系列盒状结构。这 是因为加强筋还作为加热或冷却筋，以改善向铸模部分的传热效率。高温流 体也可以通过这些盒状结构循环。外部模具表皮上还可以装备有绝热层。
加强的铸模部分比一般的单壁铸模部分更具刚性，还具有更好的传热效率。
本发明的目的通过以下实现
1、 一种生产复合或粘结金属部件的系统，其包括 第一和第二压力室，每一个压力室都有可弹性变形的室壁； 用于通过每一个所述压力室循环高温高压流体的设备；和
至少一个模具组件，该模具组件包括至少一个提供其中能够放置复合或 粘结金属叠层的模腔的独立铸模部分；
其中，当使用该系统时，两个压力室结合在一起，可弹性变形的室壁反 向对置，含有所述叠层的至少一个模具组件置于两个室壁之间，高温高压流 体通过每一个压力室循环，使得叠层能够压制、熟化或成型。
2、 根据条目l的系统，其中，每一个压力室都包括支撑在其一侧上的 所述可弹性变形的室壁的壳体。
3、 根据条目l的系统，其中，每一个压力室都包括支撑其中的弹性嚢 状物的外部支撑框架，嚢状物的 一个面为压力室提供可弹性变形的室壁。
4、 根据条目l的系统，其中，至少一个室壁包括用于将模具组件定位 在室壁上的定位设备。
5、 根据条目4的系统，其中，定位设备包括分别位于室壁和模具组件 上的协同附着点。
6、 根据条目4的系统，其中，定位设备包括位于所述压力室内且与之 分离的定位框架，并且具有至少一个从框架延伸且通过压力室的室壁的定位销。
7、 根据条目l的系统，其中，叠层上面的室壁结构与模腔形状大致一致。
8、 根据条目l的系统，其中，模具组件包括用于支撑叠层的单个所述 的铸模部分。
9、 根据条目l的系统，其中，模具组件包括一对所述的铸模部分，叠 层置于其间。
10、 根据条目8或9的系统，其中，铸模部分是分开的，以便于从中释 ;^文完成的所述部件。
11、 一种生产复合或粘结金属部件的方法，其包括 将复合或粘结金属叠层放置在模具组件的模腔内； 将模具组件和叠层一起放置在第一和第二压力室之间，每一个压力室都
有可弹性变形的室壁，这两个室壁与放置在其中的模具组件反向对置；和
通过每一个压力室循环高温高压流体，以将复合或粘结金属叠层压制、 熟化或成型。
12、 根据条目ll的方法，其包括以基本相同的压力通过每一个压力室 循环流体。
13、 根据条目11或12的方法，其中，使用单个所述的铸模部分，其包 括将真空袋放置在铸模部分上，对其中的叠层预先施加压力。
14、 一种生产复合或粘结金属部件的系统使用的模具组件，其包括 具有相对面的铸模部分；
其中的一个所述铸模部分的面提供模腔；
模具组件还包括邻近相对铸模部分的面设置的流体流动室，使通过流体 流动室循环的流体与相对铸模部分的面的至少大部分直接接触。
15、 根据条目14的模具组件，其中，流体流动室包括固定在铸模部分 上的嚢状物，该嚢状物覆盖相对的铸模部分的面的至少大部分。
16、 根据条目15的模具组件，其还包括至少一个支撑膜，支撑膜将嚢 状物和相对的铸模部分的面连接。
17、 根据条目14的模具组件，其还包括从相对的铸模部分的面中延伸 出来的在流体控制室内的至少一个传热片。
18、 一种生产复合或粘结金属部件的系统，其包括 第一和第二压力室，每一个压力室都有可弹性变形的室壁；
至少一个包括具有相对面的铸模部分的模具组件，其中的一个所述铸模 部分的面提供其中能够放置复合或粘结金属叠层的模腔；至少一个模具组件 包括邻近相对的所述铸纟莫部分的面设置的流体流动室，使通过流体流动室循 环的流体与相对铸模部分的面的至少大部分直接接触；和
用于通过每一个所述压力室和通过流体流动室循环高温高压流体的设
备；
其中，当使用该系统时，两个压力室结合在一起，可弹性变形的室壁反 向对置，含有所述叠层的至少一个模具组件置于两个室壁之间，高温高压流 体通过每一个压力室和至少一个模具组件的流体流动室循环，使得叠层能够 压制、熟化或成型。
19、 根据条目18的系统，其还包括模具组件置于压力室之间时可放置
在模腔上面的上流体控制室，其中，当使用该系统时，高温高压流体通过上 流体流动室循环。
20、 根据条目19的系统，其中，上流体流动室包括由可弹性变形材料 形成的嚢状物，当流体通过其循环时，将嚢状物的一个面设计成至少与模腔 形状大致一致。
21、 一种生产复合或粘结金属部件的方法，其包括 将复合或粘结金属叠层放置在包括铸模部分的模具组件的模腔内，铸模
部分包括与模腔相对的面，流体流动室与所述的相对铸模部分的面相邻；
将模具组件和叠层一起放置在第一和第二压力室之间，每一个压力室都 有可弹性变形的室壁，这两个室壁与放置在其中的带有所述叠层的铸模部分 反向对置；和
通过每一个压力室和流体流动室循环高温高压流体，以将复合或粘结金 属叠层压制、熟化或成型。
22、 根据条目21的方法，包括在保持压力室内流体温度相对恒定的同 时通过流体流动室循环流体温度。
23、 根据条目21或22的方法，还包括将上流体流动室放置在模腔上， 通过上流体流动室循环高温高压流体。
24、 根据条目23的方法，包括在上流体流动室内循环流体温度。
25、 一种生产复合或粘结金属部件的系统，该系统包括第一和第二压 力室，每一个压力室都有可弹性变形的室壁；用于通过每一个所述压力室循 环高温高压流体的设备；模具组件，该模具组件包括其中能够放置复合或粘 结金属叠层和至少一个附件的模腔；并且设计成使附件位于所述叠层上面的 结构，其中，当使用该系统时，两个压力室结合在一起，可弹性变形的室壁 反向对置，含有通过设计的结构定位的所述叠层和至少一个附件的模腔置于 两个室壁之间，高温高压流体通过每一个压力室循环，使得叠层能够压制、 熟化或成型，并且至少一个附件粘结在其上。
26、 根据条目25的系统，其中，附件包括纵梁、加强肋或其它需要粘 结在复合或粘结金属部件上的附件。
27、 根据条目25或26的系统，其中，在叠层上放置真空膜，以在开始 时用真空袋压制叠层，附件放置在真空膜上面或下面。
28、 根据任一条目25-27的系统，其中，设计的结构包括至少一个设计 为将每一个附件啮合并定位在叠层上面所需位置上的条带。
29、 根据任一条目25-27的系统，其中，设计的结构由模腔上面的压力 室的室壁提供，将室壁设计为包括容纳和使附件定位在叠层上的袋或沟道。
30、 根据条目29的系统，其中，压力室包括容纳嚢状袋的外部壳体或 框架，嚢状袋的一个面提供这种结构的室壁。
31、 根据任一条目25-27的系统，其中，提供另一个流体流动嚢状物， 流体流动嚢状物由可弹性变形材料形成，当置于附件和叠层上面时能够和它 们一致或者易于一致，其中，当使用时高温高压流体通过流体流动嚢状物循 环。
32、 根据条目31的系统，其中，设计的结构还包括提供一种设计的 压力室的室壁，使其与流体流动嚢状物一致，并且能够促进流体流动嚢状物 与附件及其上放置有附件的叠层更力。贴合。
33、 根据任一条目25-27的系统，其中，设计的结构是位于可置于模腔 上面的压力室内的内部支撑框架形式，内部支撑框架适宜支撑压力室的可弹 性变形的室壁，室壁具有在流体通过压力室循环之前和叠层及附件一致的结 构。
34、 一种生产复合或粘结金属部件的系统，该系统包括 第一和第二压力室，每一个压力室都有可弹性变形的室壁； 用于通过每一个所述压力室循环高温高压流体的设备；
至少一个模具组件，该模具组件包括能够提供其中放置复合或粘结金属 叠层的模腔的铸模部分，
将至少一个模具组件定位在固定位置上的定位设备，支撑在该至少一个 模具组件周围的压力室，二者是相对浮动的关系；
其中，当使用该系统时，两个压力室结合在一起，可弹性变形的室壁反 向对置，该至少一个模具组件含有设置在室壁之间的所述叠层，而高温高压 流体通过每一个压力室循环，使得叠层能够压制、熟化或成型。 一
35、 根据条目34的系统，其中，定位设备是支撑框架形式，支撑框架
包括用于支撑模具组件的从中延伸出来的支撑部件，支撑部件通过至少一个 所述压力室延伸。
36、 一种生产复合或粘结金属部件的系统，该系统包括 包括提供模腔的铸模部分的至少 一个固定模具组件； 具有可弹性变形室壁的压力室； 用于通过压力室循环高温流体的设备；
其中，当使用该系统时，压力室位于至少一个模具组件上，室壁位于至 少一个模具组件上，模腔中放置所述的叠层，高温高压流体通过压力室循环， 使得叠层能够压制、熟化或成型。
37、 根据条目35的系统，其中，压力室以浮动关系支撑在模具组件上。
38、 根据条目35或36的系统，其还包括使压力室内的压力循环变化的 设备。
39、 根据条目35的系统，其中，循环流体的设备包括多个加压流体储 槽，每一个流体储槽分别盛有温度不同的流体，流体循环设备可以从每一个 流体储槽选择性地供给流体。
40、 一种生产复合或粘结金属部件的方法，其包括 在至少一个刚性或半刚性铸模部分的模具表面上涂覆固化树脂层； 将复合或粘结金属叠层放置在所述的至少一个刚性或半刚性铸模部分
中；
将至少一个铸模部分和叠层一起放置在第一和第二压力室之间，每一个 压力室都有可弹性变形的室壁，这两个室壁与放置在其中的至少一个铸模部 分反向对置；和
通过每一个压力室循环高温高压流体，将树脂层液化，液化的树脂移入 复合叠层，使叠层压制、熟化或成型。
41、 根据条目39的方法，包括用树脂喷涂设备将液化状态下的树脂喷 到模具表面上。
42、 根据条目40的方法，还包括通过树脂喷涂设备循环流体，以控制 设备内的温度。
43、 根据条目40的方法，包括冷却铸模部分，以加速喷涂在其—的树
脂固化。
44、 一种生产复合或粘结金属部件的方法，其包括 将复合或粘结金属叠层放置在模具组件的模腔内； 将模具组件和复合或粘结金属叠层一起放置在至少大部分充满流体的
第一和第二压力室之间，每一个压力室都有可弹性变形的室壁，这两个室与放置在其中的模具组件反向对置；
向模具组件供应树脂，树脂经过置于模具组件之间的叠层； 收集从模具组件中溢流出来的树脂，用于供给另一个模具组件；和 通过每一个压力室循环高温高压流体，以将叠层压制、熟化或成型。
45、 根据条目43的方法，包括将溢流树脂相继收集和供给一个或多个 其它模具组件。
46、 根据条目43或44的方法，其中，模具组件倾斜放置。
47、 一种生产复合或粘结金属部件的方法，其包括 制备复合或粘结金属叠层并将其定位在多个模具组件的模腔内； 将一个或多个模具组件放置在两个分开的压力室之间，每一个压力室都
有可弹性变形的室壁，使压力室一起处于生产阶段中，使每一个模具组件都 置于压力室的室壁之间；
在所述的生产阶段通过每一个压力室循环高温高压流体，从而将其压制 和熟化或形成部件；
从压力室之间移出每一个模具组件；和
用其它一个或多个装配有用于下一个生产阶段的所述叠层的模具组件 替换每一个^t具组件。
48、 一种生产复合或粘结金属部件的方法，其包括
制备复合或粘结金属叠层并将其定位在多个铸模部分的模腔内，每一个 铸模部分都弹性安装，且形成下压力室的室壁；
将每一个所述的下压力室放置在包括弹性室壁的上压力室下面，所述的 室壁放置在模腔上；
使上下压力室一起处于生产阶段中，使上压力室的室壁放置在铸模部分
上；
在生产阶段通过上下压力室循环高温高压流体，从而将其压制和熟化或 形成部件；和
用另一个装配有用于下一个生产阶^:的所述叠层的下压力室替换下压 力室。
49、 一种生产复合或粘结金属部件的方法，其包括 制备复合或粘结金属叠层并将其定位在多个刚性安装的铸模部分的模
腔内，将每一个所述的铸模部分放置在包括弹性室壁的上压力室下面，所述 的室壁放置在模腔上，在生产阶段使上压力室下移到铸模部分上，使上压力 室的室壁放置在铸模部分上；
在生产阶段通过上压力室循环高温高压流体，从而将其压制和熟化或形 成部件；和
用另 一个装配有用于下一个生产阶段的所述叠层的铸模部分替换铸模 部分。
50、 一种用于任一条目1、 18、 25、 34或35的生产系统的模具组件的 铸模部分，其中，铸模部分可以包括提供模腔的内部模具表皮、相对的外部 模具表皮及多个连接所述内外模具表皮的加强筋，其中，流体可以通过铸模 部分循环。
51、 根据条目14的模具组件，其中，流体流动室包括弹性固定在铸模 部分上的一个刚性面。
52、 一种用于复合或粘结金属部件的生产系统的树脂喷涂设备，其包括 用于熔化树脂的树脂料斗；
用于喷洒所述熔化树脂的喷头； 将熔化树脂供给喷头的树脂供给线；
其中，通过其循环的高温高压流体至少将树脂供给线加热。
53、 根据条目51的设备，其中，树脂供给线包括流体可以通过其循环 的外部导管和树脂通过其流动的内部导管。
参考附图可以更方便地描述本发明，附图中示出本发明的复合或粘结金 属生产系统的优选实施方案。本发明的其它实施方案也是可以的，因此，附 图的特性不能理解为能够代替前面对本发明的一般描述。
图1是本发明的生产复合或粘结金属部件的系统的侧向横截面图2是图1中系统的一个压力室的侧向横截面图； 、
图3a和3b分别是用于生产船体和曱板模具的协同铸模部分的侧向横截
面图4是支撑大曱板模具组件的图1中系统的压力室的顶4^L图； 图5是支撑多个模具组件的图1中系统的压力室； 图6是利用本发明的系统的半连续生产法的示意图； 图7-10是更详细地示出利用在模具表面上具有树脂层的铸模部分的本 发明的生产方法的示意性;湊截面图11是图7-10的生产方法中使用的树脂喷涂设备的示意图； 图12和13示出平衡密度效应的原理；
图14是本发明的具有流体流动室的模具组件的示意性横截面图； 图15是图14所示的位于本发明的压力室之间的模具组件的示意图； 图16-19是将模具组件定位在室壁上的替代设备的示意图； 图20-21b是示出本发明生产系统的另一个实施方案的示意图； 图22是示出本发明生产系统的另一个实施方案的示意图； 图23和24是示出用于本发明系统的树脂供给布置方案的示意图； 图25-28是示出用于在叠层上定位附件的替代性设计方案的示意图； 图29-31是本发明的半连续生产系统的示意图； 图32是具有内部筋的铸模部分的示意性横截面图。
具体实施例方式
本发明的复合部件生产系统包括分开的上下压力室1、 2,其中的一个 所述压力室示于图2。每一个压力室都包括支撑可弹性变形且易于一致的室 壁5的主壳体3。上压力室1可以放置在下压力室2上，它们各自的可弹性 变形且易于一致的室壁反向对置。铸模部分组件7、 9可以放置在对置的室 壁5之间。每一个模具组件一般都包括如图3a和3b所示的上铸模部分和下 铸模部分。图3a示出用于生产船体的模具组件7，其包括上铸模部分7a和 下铸模部分7b。复合叠层可放置在上下铸模部分7a、 7b之间。复合叠层一 般包括树脂浸渍材料、干燥纤维和强化材料。图3b示出用于生产浇注船的 曱板的模具组件9，其包括上铸模部分9a和下铸模部分9b。复合叠层还可 以放置在上下铸才莫部分9a、 9b之间。
移去上压力室1，将模具组件放置在下压力室2的可弹性变形室壁5的 上面。图4示出支撑一个大曱板模具组件11的下压力室2，大曱板模具组件
11覆盖了室壁5的大部分表面积。但是，可以如图5所示，在下压力室2 的室壁5的上面放置多个较小的模具组件13、 15、 17、 19。
当铸模部分放置在嚢状物或下压力室2的可变形的室壁上面时，然后可 以如图1所示将上压力室1放置在下压力室2上面。然后使流体如水或油通 过上下压力室l、 2的内体积6循环。循环流体是高温高压。因为每一个压 力室中的流体压力高于环境压力，所以压力室的弹性壁向外压出，在相邻的 模具组件7、 9上变形，这将挤压其中的复合叠层。高温流体能够在复合叠 层内熟化/形成树脂基体或粘结介质。上下压力室l、 2的内体积6中的压力 至少大致相等，从而可以平衡模具组件7、 9上的压力。这样可以使模具具 有轻质结构，并且还能保持尺寸精度，否则将造成在压力室l、 2之间的压 力不均匀的情况。每一个压力室l、 2内的压力还可以循环变化，或者利用 和模具组件本身连接的活塞或其它类型的振动源向压力室中流体导入振动 或压力波，从而在模具组件7、 9上施加振动压力。业已发现这有助于从 复合叠层中去除气泡，从而保证生产出更恒定和更均匀的最终复合产品。当 使用RTM、 RFI或RST且模具倾斜或竖直时，这种振动还能够促使叠层释 放气体。这种振动能够提高气泡从叠层中释放出来且升至液体树脂柱顶端的 自然趋势。循环高温高压流体的布置及提供循环变化流体已经详述在申请人 的国际专利申请PCT/AU95/00593中，因此，这里不再描述。
图6示出利用本发明的复合部件生产系统的半连续生产法。在生产流程 的E点放置提供复合或粘结金属部件生产系统的压力室组件或单元。所示的 系统中支撑模具组件。在熟化循环过程中，当流体通过压力室循环以生产复 合部件时，在D点准备另一个用于导入单元的模具组件。为了更充分描述生 产流程，该工艺从A点开始，模具组件夹持在移动托架中，如果需要还可以 旋转，以能够有效进入模具组件的所有表面。模具组件由一个以上的铸模部 分构成，开始准备模具组件时，将铸模部分打蜡，并安装需要准备。在B点， 向铸模部分上喷涂可以适用的凝胶漆和树脂。在C点，下铸模部分负载有复 合层，复合层可以包括需要的树脂浸渍材料(已知为"半固化片，，)、强化材料 泡沫芯和干燥纤维。在D点，分配载荷用的上铸模部分、真空袋或盖子或分 开的模具放置在下铸模部分上，或者模具仅仅开放用于被对置压力室的弹性 壁挤压。然后在E点，最终的模具组件已经准备好放置在压力室之间。树脂 线可以插入铸模部分中，置于其上或其外侧上面，这取决于应用领域，以根
据需要供应树脂基体或粘结介质如树脂或者排出过多的树脂基体或粘结介 质。在E点生产/熟化复合部件后，在F点将模具组件从上下压力室之间移 出，并返回到其夹持托架上，根据领域而使用的盖子、上模具或真空袋或树 脂线等与如果应用的所有一次性铸模材料、剥皮织物和放散管织物一起移
走。应当注意当用RTM、 RFI或RST作为纯丰卒部分才喿作该工艺时，工艺 并不需要一次性材料。在G点，将需要的附加强化剂、加强筋、定位板和堵 头和内部件可以放置和粘结在船内；这优选使用申请人的上述国际专利申请 PCT/AU01/00224中所述的粘结和结合法。另外，在船体从模具中移出前还 可以将仍然在其模具组件内的曱板粘结在船体上。最后，在H点，从铸模部 分中取出完成的复合部件。这一般要求模具能够分开，且船能够从模具中取 出。然后将模具返回A点，将它们再一次清洗、结合和准备，用于下一个铸 模熟化工艺。
图7-11更详细地示出用本发明的生产工艺的可能生产序列，其中，使 用的铸模部分在模具表面上有用RST喷涂的树脂层。
首先参考图7，铸模部分25支撑在移动托架21上。铸模部分25包括 最终要在其上放置复合叠层的模具表面26。放置复合叠层前，用喷头20在 模具表面26上喷涂液化树脂24。喷头喷涂分别由各个供给线22、 23供给喷 头20的树脂和催化剂的混合物。当混合物离开喷头与模具表面26接触时， 混合的树脂和催化剂凝聚。铸模部分25可以包括冷却通道或空穴27或者置 于托架上与模具接触并且就在模具表面26下面的单独的冷却嚢状物，以有 助于使模具表面保持比离开喷头的树脂温度低的温度。这有助于固化模具表 面26上的树脂，从而在其上形成树脂层。树脂可以在模具表面上喷涂成预 定图案，以在模具表面26上形成厚度不同的树脂层。当复合叠层是纤维和 泡沫的"预填充体"形式时这特别有用。这样的预填充体一般包括诸如粘附柄 等的附件，这些附件预置在预填充体的适当位置处，附件最终置于成品中。
参考图8，当预填充体29置于树脂层上面的模具表面26上面时，真空 膜30放置在铸模部分25的顶部。真空膜30密封铸模部分25,使空气能够 从真空膜30下面抽出。这有助于减少预填充体内的空气和其它气体量。然 后如图8所示，将准备的铸模部分25从托架21上升起后放置在下压力室2 的可弹性变形的室壁5上。压力室2内放置的是不与下压力室2的主壳体3 连接的支撑框架32。从支撑框架32延伸出来的是经过室壁5延伸的多个定
位销31。这些定位销经过改编，能够啮合沿铸模部分25的法兰28设置的一 系列孔，将铸模部分25定位在室壁5上。
当下压力室2以相对于水平面呈一定的角度倾斜时，支撑框架30和定 位销31有助于将铸模部分25固定在室壁5的适当位置上。
现在参考图10,然后将上压力室l放置在下压力室2上面，铸模部分 25置于其中。
然后以前面所述的方式操作本发明的装置，以压制和熟化预制件或复合 叠层。但是优选改变通过上下压力室1、 2的流体温度，因为这样有助于保 证树脂向预填充体的均匀传递。优选预先对预填充体加热，以制备被树脂润 湿的预填充体。预热的预填充体能够促进树脂在其中的流动。本发明可以通 过下述方式达到这一点通过上压力室1循环高温流体，而通过下压力室2 循环低温流体。
当适当加热预填充体29时，温热的流体可以流经下压力室2，以加热 铸模部分25和其上的树脂层。加热树脂层可以液化树脂层，然后用树脂润 湿相邻的预填充体。因为预填充体已被预热，所以能够使树脂更易于传递到 预填充体中。可以设想首先在模具底部加热和液化树脂，从而产生从预填 充体的一侧向另 一侧传热的效应，以完全熔化和液化预填充体内的所有树 脂。当树脂熔化且降低粘度时，树脂能够完全充满预填充体。最大的优点是 该工序/人模具内的最低点开始，驱使空气和其它气体向前进的熔化线前面移 动，向上向前移动到树脂柱的顶部和模具顶部。
在生产工艺中连续加热能够提高叠层和树脂柱释放空气并使其上升到 压力得以平衡的树脂柱顶部的自然趋势，这两种现象能够降低如果树脂过早 液化以不正确润湿预填充体时可能发生的树脂滑落或芯吸的可能性。在铸模 部分25插入压力室之间前在树脂层和预填充体之间设置芳纶面罩也是有益 的。这种面罩包括多个孔，孔的大小能够防止树脂通过其移动直到树脂有适 当粘度以适当润湿预填充体为止。如果树脂太粘，则将在预填充体内产生干 斑，从而不能正确润湿预填充体。因此，使用芳纶面罩可以保证树脂有足够 低的粘度，以易于润湿预填充体。
图11更详细地示出用于在模具组件上喷涂树脂的树脂喷涂设备。
用树脂料斗33熔化用于喷涂工序的树脂。树脂34是块状。这样的树脂 一般价格较低，是长链树脂型。这种树脂比RTM中使用的一般树脂硬度高。
另外，预液体树脂相比，固体树脂产品具有长的使用寿命。'树脂泵35置于
料斗33的下游，将液化树脂释放到树脂供给线22和喷头20。
料斗33装备有空心壁36,流体通过空心壁36可以从用于供给流体的 流体循环系统向压力室循环。管37可以在料斗33周围交替延伸，流体可以 通过这些管37循环。
树脂供给线22包括外部导管22a和在外部导管22a内且至少大致与其 同心的内部导管22b。 ^"脂通过内部导管22b流动，而流体通过外部导管22a 循环。外部导管22a还在喷头20周围延伸。因此，当需要用该设备喷涂树 脂时，高温流体通过供给线38供给，供给线38与树脂供给线22的外部导 管22a连接，高温流体流经料斗33的空心壁36或流体管37,流体通过流体 排放管线39返回。这种流体循环设计能够沿树脂供给线均匀加热，并且能 够消除如果使用电加热所产生的任何干斑。然后可以用枪柄和扳机启动喷头 20,以控制20，从中发射树脂喷泉24。
当不需要喷涂树脂时，可以通过该设备循环低温流体，放置其中截留的
树脂熟化。
喷头20具有可电子控制的排放孔，以产生宽度可以改变的树脂喷泉。 当喷头横穿模具时，这能够使喷头20释放更窄和更宽的树脂喷泉。
如上所述，本发明利用"平衡密度"效应，这样能够使模具组件倾斜或甚 至竖直安装。这样能够使本发明的系统以比用传统生产方法时大得多的竖直 模具组件生产面板。参考附图12和13说明该效果。
图12表示被弹性隔膜5a隔开的含树脂体积6a和含空气体积6b的界面。 隔膜5a竖直放置，但是由于压力而凸出到含空气体积6b中，当含树脂体积 6a逐步充满时，凸出部分最接近底部。这是因为由于树脂柱6c的重力作用 使得壁5a受到的压力随深度逐步增加。其原因是空气密度小于树脂密度。 空气在隔膜5a上施加的压力不足以抵偿树脂柱6c施加的压力，所以导致隔 膜5a的变形。
图13表示含树脂体积6a如含叠层的模腔和含流体体积6b如压力室的 界面。隔开这两个体积的弹性隔膜5a例如由压力室的可弹性变形室壁提供。 因为流体一般是油，因此流体密度约等于树脂密度。因此，虽然树脂柱和流 体柱对隔膜施加的压力均随深度的增加而增加，但是在隔膜5a中不会出现 凸起。这是因为树脂柱和流体柱对隔膜施加的压力相互平衡。因此，根据本
发明在压力室中循环流体可以利用这种平衡压力效应，使模具组件倾斜或竖 直时也不会使室壁变形。
图14和15详细示出本发明系统的另一个优选实施方案。为了更清楚地 说明本发明，前面实施方案中相应的标号使用在这些附图及以后的附图中。
图14所示的模具组件50包括铸模部分51,铸模部分51有模腔53,模 腔53内支撑复合或粘结金属叠层55。该模具组件包括两个较深的沟道部分 57。不同于图1所示的设计方案只提供一个铸模部分。可以如前面图8所示 用真空膜预先挤压叠层55。
铸模部分51的横截面中的深沟道部分57和各种90度的角使得压力室 1、 2的室壁5难以与模具组件50的所有区域完全接触。因为在其上不能均 匀施加热量和压力，所以压制和熟化叠层55的效果可能不能令人满意。
因此，模具组件50还包括由可弹性变形材料形成的嚢状物59，嚢状物 59固定在铸模部分51上，从而提供一个流体流动室61。支撑膜63将下铸 模部分面52和嚢状物59连接，这种嚢状物包括使高温高压流体通过流体流 动室循环的设备(图中未示出)。因此，这样能够使循环流体与下铸模部分面 52直接接触，保证热量更有效和更均匀地传递到铸模部分51和叠层55上。
还可以设想流体流动室由刚性或半刚性壳体或均匀刚性面的板提供， 壳体或板沿其周缘弹性连接在铸模部分51上。支撑膜可以将壳体或板与铸 模部分面52连接，从而有助于引导流体经过流体流动室流动。
现在参考图15,在复合或粘结金属部件的生产工艺中，将模具组件50 置于上下压力室l、 2的室壁5之间。当模具组件50置于压力室之间时还可 以在模具组件50上放置上流体流动室65。上流体流动室65是由可弹性变形 材料形成的嚢状物形式。上流体流动室65的底面结构与模具组件50的形状 大致一致。上流体流动室65还包括使高温高压流体通过上流体流动室65循 环的设备(图中未示出)。
这种设计能够确保在模具组件50和叠层55的整个表面上有较均匀的压 力和温度分布。
与前面所述的实施方案相比，这种设计的优点是能够实现将压力室1、 2的施加压力的功能和才莫具组件流体流动室61及上流体流动室65的温度控 制能够相分离的目的。较小体积的流体流动室61、 65导致达到该'生产工艺 要求的温度变化所需的流体体积较小，同时又能够使传递到叠层55上的热
量最大化。压力室l、 2的功能是施加压力，压制叠层55。因此，压力室l、 2内的温度可以保持恒温。
图15所示实施方案的生产系统使用了具有一定结构的底面67的上流体 流动室65。但是还可以设想上压力室1的室壁5也可以设计成至少与^^莫具 组件50的整体形状大致一致。
图16-19示出将模具组件70定位在下压力室2的室壁5上的替代性定 位设备。定位设备将模具组件70夹持在室壁5的预定位置处，从而固定模 具组件。
在图16所示的实施方案中，模具组件70上安装有多个凸缘71,凸缘 71啮合室壁5上的相应的凹窝73。
图17示出其中支撑有叠层72的模具组件70,模具组件70置于上下压 力室1、 2之间。模具组件70的凸缘71啮合支撑在下压力室2上的凹窝73。 当高温高压流体经过上压力室l循环时，上压力室1的室壁5变形突入模具 组件70。同样由于循环流体而使下压力室2的室壁5在模具组件70的底部 周围变形。
图18包括一个刚性框架75,框架75具有通过下压力室2的室壁5延 伸的定位销77。因此，这种设计类似于图9和IO所示的结构，刚性框架75 在下流体室的壳体3内，但是又不与之连接。
定位销77可以与沿模具组件70的周缘设置的相应的孔啮合。因为图 15所示的刚性框架75具有较浅的构型，所以下流体室内的体积不需要特别 高，其中能够盛^:刚性框架即可。
在图19所示的结构中，支撑在下流体室2中的刚性框架75尺寸较大， 需要较大体积的下压力室2盛放刚性框架75。在传统高压釜复合体生产方法 中使用的模具组件一般具有图19所示类型的大刚性框架。
通过下流体室2循环非常大体积的流体并不可取，因为过量流体并不用 于生产工艺，所以过量的流体是不需要的。因此，优选在刚性框架75的顶 部附近设置隔板79和从下压力室的壳体3延伸出来且和刚性框架75的周面 啮合的密封件81。隔板79和密封件81定义了 一个较窄的循环流体的流体流 动通道80,从而能够减小在任何时候需要通过下压力室2循环的流体体积， 流体在密封件81和隔板79的上方流动。还可以在限定的流体通道内设置垫 片83,以帮助隔板79正确定位，还能够对经过流体流动通道80的流动才是供
一定程度的流动控制。
隔板79本身可以由一对在板之间提供有周缘弹性密封件的板提供，密 封件沿所述板的周缘延伸。这些板可以紧固在一起，例如，用螺母和螺栓挤
压密封件，密封件在板的周缘上延伸，从而啮合刚性框架75内的空间。
下压力室2的剩余体积内可以充填如石头或砖块的材料，从而减小需要
保留在其中的流体体积。
在所有上述结构中，模具组件在上下压力室l、 2的室壁5之间保持浮
动关系。
在本发明另一个优选实施方案的系统中，如图20、 21a和21b所示，模 具组件17可以固定不动，而上下压力室l、 2以浮动关系支撑在刚性支撑的 模具组件70周围。模具组件70本身刚性安装在支撑框架85上。该支撑框 架85可以通过螺栓固定在地板上。从支撑框架85延伸出来经过下压力室2 的室壁5的支撑销将^^莫具组件70支撑在支撑框架85上。
下压力室2包括外围法兰88。用下压力室2和支柱89之间设置的弹性 设备如螺旋弹簧将下压力室2支撑在支柱89上，使下压力室2可以相对于 固定的模具组件70移动。上压力室1置于模具组件70上，也可以相对于模 具组件70自由移动。
刚性框架85包括下压力室2内提供的一部分。为此，支撑框架85包括 通过下压力室的壳体3延伸的一系列框架部件86，在每一个框架部件86的 周围设置有最好如图18a和b所示的密封件93。每一个框架腿86都包括一 个法兰接头95，使支撑框架85的顶部97安装在下压力室2内，然后通过法 兰接头95连接在支撑框架85的剩余部分上。
图21a和21b详细示出在每一个框架部件86的周围设置的密封件。密 封件93包括环形橡胶圈95。环形圈95的内周边置于固定在框架部件86上 的法兰97和第二个浮动法兰99之间。固定法兰97和浮动法兰99拴接在一 起，固定环形密封圏95的内周边。密封圏95的外周边固定在壳体壁3和环 形外圏100之间。
在图20、 21a和21b所示的生产系统的操:作过程中，高温高压流体通过 上下压力室l、 2循环。因为模具组件70是固定的，所以上下压力室l、 2 随每一个压力室内的压力变化而移动，从而使置于其间的模具组件70和叠 层72上受到的压力得以平衡。因此，该系统得到的产品经历了与前面所述
实施方案相同均匀的温度分布和压力分布，即使不能具有与用前面所述的生 产系统生产的部件同样的物理性能，二者的性能也类似。
图22示出本发明的另一个优选实施方案，该方案类似于图17所示的有 刚性支撑模具组件70的刚性支撑框架85的实施方案。但是，在该实施方案 中只设置上压力室l。在本发明的生产系统的每一个优选实施方案中，高温 高压流体都通过生产系统循环。同样，图19所示的系统也设置了通过上压 力室l循环的流体。振动设备可以支撑在压力室1上面，从而振动在压力室 内循环的流体。流体压力的这种循环变化能够脱除叠层内的所有气泡。
图22所示的流体循环系统包括三个流体储槽105、 107、 109,对每一 个流体储槽加压，这三个储槽具有同样的压力。第一个流体储槽105提供高 温流体，而最后一个流体储槽109提供低温流体。中间流体储槽107提供的 流体温度介于第一个和最后一个流体储槽105、 109提供的流体温度之间。 从每一个流体储槽延伸出 一 系列供给和返回管线，用阀(图中未示出)和泵111 控制供给和返回上压力室1的流体。阀控制经过流体供给管线113流向上压 力室l的流体温度。流体返回管线115使流体返回各个流体储槽。流体供给 系统将不同的储槽与上压力室1连接，这取决于在生产循环中特定点处需要 的流体温度。该系统详述在申请人的国际专利申请PCT/AU95/00593中。
第 一个循环设备提供的一个^f艮大的优点是在本发明的生产系统运行过 程中热损失非常小。复合体生产中使用的传统单一嚢状物系统需要流体在大 的温度范围内循环。嚢状物内的流体必须开始时加热，然后再冷却。因此， 在该过程中存在热损失。作为对比，在图22所示的单压力室系统中，系统 循环系统的每一个流体储槽中的流体都保持预设的恒定温度。当需要通过压 力室循环某一温度的流体时，将含有适当温度流体的流体储槽与压力室连 接。因此，随着所需的流体温度的变化可以连接不同的流体储槽。因为流体 只通过压力室循环，所以每一个流体储槽内的流体中含有的热量损失很小， 只使用需要加热零件的能量，不冷却流体。结果，当运行如图22所示的生 产系统时，热损失最小化。
这种方式储存的控温流体相对于储存了大量能量，这些能量可用于加热 和/或冷却模具及模具内的零件。当流体变化时，即，当流体返回储槽时，没 有进行从冷至热至冷的循环，只需要克服模具和零件的热惯性。这一般是'向 等重量水的热能的十分之一至三分之一。该方法导致快速的循环次数，这在
将其温度从冷至热至冷循环要克服HTF流体的很高的热惯性时无法达到。
因此，分开储存传热流体的方法比现行的嚢状物熟化系统提供了更快速和更 有效的熟化零件的方法。
上压力室1以浮动关系保持在模具组件70上。这种设计能够提供前述 实施方案的许多优点，当尺寸精度并非关键时这样的部件是可以接受的。
现在参考图23和24,图23和24示出使树脂以连续方式供给多个不同 模具组件的结构。图23示出支撑叠层72且置于两个压力室1、 2的室壁5 之间的模具组件70。模具组件70和压力室1、 2都倾斜安装。真空袋30置 于叠层72上，从第一个树脂容器中延伸出树脂供给线94。大气压迫使树脂 通过树脂供给线94进入被叠层72占据的空间。当压力室l、 2含有流体时， 随深度增加而增加的流体压力有助于迫使树脂升到模具组件斜坡的顶部。其 物理效应是产生通过叠层72上移的树脂波。因为有充足的树脂供给模具组 件70,所以有树脂从中溢流出来。树脂排放管线98收集溢流的树脂，该管 线将这种树脂释放到第二个树脂容器92中。真空管线96使第二个树脂容器 保持为真空，以有助于抽出树脂。
如图24所示，第二个树脂容器92中的树脂随后可以供给另一个模具组 件70。该工序可以依次连续通过多个模具组件。
图25-28示出用于在需要粘结在生产部件上定位和支撑附件的多个不同 的设计方案。这些附件包括加强筋、连接点、纵梁等。
首先参考图25,图25示出其上支撑复合或粘结金属叠层72的铸模部 分121。叠层72上放置的是要粘结在成品部件上的一系列平行加强筋123。 真空袋30放置在叠层72和加强筋123上面，施加的真空首先挤压叠层，这 有助于将加强肋123定位。还可以在叠层72、加强筋123和真空袋30上放 置一系列有一定结构的条带125,以定位和支撑加强筋123。每一个条带125 都包括可与加强筋123的直立部分啮合的一系列"U"形弯头127。这些弯头 127使加强筋123保持在其适当位置上，而可弹性变形的室壁与整个组件啮 合并向其施压。
图26示出一个替代性的设计方案。该方案包括可支撑在压力室壳体133 内的嚢状袋131。在壳体内的充气嚢状物为压力室壳体132提供室壁132。 嚢状物132包括一系列沟道135。当室壁135下降到支撑叠层72的铸才莫部分 121、加强筋123和真空袋30上面时，沟道135提供的空间盛放加强筋123
的直立部分。这种方案在压制和熟化或粘结阶段改善了室壁135与叠层和加 强筋123的接触。
图26所示的方案利用了一个嚢状物131。但是还可以设想壳体133 中可以同时盛放一个以上的嚢状物。这种方案可以生产使用一个嚢状物时不 可能生产的非常大的部件。
另一个实施方案的设计示于图27，该图示出由可弹性变形材料制成的 横截面较窄的流体流动嚢状物137,其形状与支撑加强筋123的叠层72—致。 压力室的室壁139也可以与流体流动嚢状物137的形状大致一致。在生产过 程中流体通过流体流动嚢状物137循环。
图28示出另一个实施方案的设计，该方案也利用具有一定形状的压力 室133的室壁141。因为室壁由可弹性变形材料制成，所以为了保持其设计 的形状，必须将其支撑。因此，在压力室133内设置内部支撑框架145，支 撑框架145具有一定形状的支撑部分147。当压力室133释压时，室壁141 紧贴支撑框架147的支撑部分147回收，从而使压力室保持大致适当的位置。
在申请人的国际专利申请PCT/AU95/00593中描述了 一种复合或粘结金 属生产系统。该生产系统改装后可用于如图29所示的半连续生产。这种系 统利用具有可弹性变形室壁的上压力室151和支撑弹性安装的铸模部分155 的下压力室153。在生产过程中高温高压流体通过两个压力室151、153循环。 可以用类似于图22所示系统中的流体循环系统提供流体。
用下述方法对该生产系统进行改装，使其能够用于半连续生产提供多 个下压力室153，每一个都支撑在托架157上，以利于下压力室153的移动。 安装一个可竖直移动的单一上压力室151。因此，可以准备多个下压力室153 的铸模部分155,从而可以在另一个准备好的下压力室置放在上压力室151 的同时提供复合或粘结金属叠层159。因为有时间准备用于生产阶段的铸模 部分，所以在生产工艺中没有延迟。
图30示出图29所示半连续生产系统的一种变化。主要区别是使用图 22所示的生产系统。这种系统只需要上压力室151,托架157支撑刚性支撑 的铸模部分。
在改装的用于大规模生产的上述生产系统中，使用一系列站，每一个站 支撑一个生产系统159，为了使循环流体供给这些站中的每一个站，r可以用 环形干线161装备申请人的国际专利申请PCT/AU95/00593中描述"流体循
环系统。每一个流体储槽105、 107、 109都安装有单独的环形干线161。在 每一个站处都设置一个流体供给系统163,以提供该站处的生产系统163循 环流体。每一个站的生产时序可以错开，这样就不会在任何时候从任一流体 储槽抽取过量流体。因为每一个流体储槽内的流体都保持特别恒定的温度， 所以只要与合适的流体储槽连接就可以立即供给所需温度的流体。当使用本 发明的流体循环系统时，因为随时可以得到所需温度的流体，所以不需要加 热流体。这样还能导致该工艺的生产和熟化阶段的灵活性，可以在任何时候 开始熟化循环，即，不需要固定模具必须等待的熟化循环开始和结束时间。
图32示出位于两个压力室室壁5之间的强化铸模部分180。该铸模部 分180包括提供模腔的内部模具表皮181和在模具表皮180相对侧的外部模 具表皮182。为了控制尺寸精度，内部模具表皮181比外部模具表皮182厚。
在内外模具表皮间延伸出一系列加强筋183。这些加强筋183在铸模部
分180内定义了多个盒状结构。得到的铸模部分更具刚性，且比传统的单壁 铸模部分轻。另外，流体可以以平衡压力或略高的压力通过铸模部分180的 盒式结构循环到压力室，为铸模部分180提供很高的传热效率。这是因为加 强筋183还作为加热或冷却筋。为了减小热损失，外部模具表皮182上还可 以装备有外部绝热层。
因此，本发明的方法和系统可以半连续生产复合体和金属部件。本发明 的生产系统的主要优点是它们能够更好地利用生产设施中的空间。例如，当 使用高压釜时，在使用高压釜之前运输和固定模具都需要空间。而本发明的 生产系统就不需要这样的固定空间。
在本领域普通技术人员看来有效明显的改动和变化也包括在附加权利 要求书所要求的本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种生产复合或粘结金属部件的系统使用的模具组件，其包括具有相对面的铸模部分；其中的一个所述铸模部分的面提供模腔；模具组件还包括邻近相对铸模部分的面设置的流体流动室，使通过流体流动室循环的流体与相对铸模部分的面的至少大部分直接接触，其中该流体流动室包括固定到铸模部分并覆盖相对铸模部分的面的至少大部分的囊状物。
2、 根据权利要求1的模具组件，其还包括至少一个支撑膜，支撑膜将 嚢状物和相对的铸模部分的面连接。
3、 根据权利要求1的模具组件，其还包括从相对的铸模部分的面中延 伸出来的在流体控制室内的至少一个传热片。
4、 一种用于生产复合或粘结金属部件的系统的模具组件的铸模部分， 该系统包括第一和第二压力室，每一个压力室都有可弹性变形的室壁；用 于通过每一个所述压力室循环高温高压流体的设备；和至少一个模具组件， 该模具组件包括至少一个提供其中能够放置复合或粘结金属叠层的模腔的 独立铸模部分；其中，当使用该系统时，两个压力室结合在一起，可弹性变 形的室壁反向对置，含有所述叠层的至少一个模具组件置于室壁之间，高温 高压流体通过每一个压力室循环，使得叠层能够压制和熟化或成型，其中， 该铸模部分包括提供模腔的内部模具表皮、相对的外部模具表皮及多个连接 所述内和外模具表皮的加强筋，其中，流体可以通过铸模部分循环。
5、 一种用于复合或粘结金属部件的生产系统的树脂喷涂设备，其包括 用于熔化树脂的树脂料斗；用于喷洒所述熔化树脂的喷头； 将熔化树脂供给喷头的树脂供给线； 用于控制熔化树脂温度的温度控制设备；其中，通过循环控温流体至少将树脂供给线加热或冷却，从而控制喷涂 前的树脂温度。
6、 根据权利要求5的设备，其中，树脂供给线包括流体可以通过其循 环的外部导管和树脂通过其流动的内部导管。
7、 一种制造复合或粘结金属部件的方法，包括将加热的树脂涂覆在模 具表面上的步骤，该树脂在^^具表面上接触和冷却时固化，使得复合或粘结 金属叠层可随后覆盖在模具表面上的所得固化树脂层上。
8、 根据权利要求7的方法，其中该涂覆加热的树脂的步骤包括喷涂处 于液化状态的树脂。
9、 根据权利要求7的方法，其中该涂覆加热的树脂的步骤包括涂覆粉 末或膜或脱湿织物或作为热塑性薄片一部分的形式的材料。
10、 根据权利要求8或9的方法，进一步包括冷却模具表面以促进树脂 固化的步骤。
11、 根据权利要求8或9的方法，进一步包括通过在模具表面上涂覆图 案形式的树脂，使得在模具表面上特定区域中涂覆的树脂量大于其他区域中 的量，而改变涂覆在模具表面上树脂层厚度的步骤。
12、 根据权利要求7的方法，其中涂覆的树脂是在低树脂温度下具有高 粘度和触变性的类型。
13、 根据权利要求7的方法，包括在模具表面上涂覆不同树脂的步骤。
14、 根据权利要求1的方法，包括在树脂层上设置至少一个树脂移动控 制设备的步骤，以控制树脂向复合或粘结金属叠层的分散。
15、 根据权利要求12的方法，其中该树脂移动控制设备包括覆盖在树 脂层上的芳纶面罩，以防止树脂移动，直到树脂粘度足够低以润湿该叠层。
16、 一种制造复合或粘结金属部件的方法，包括 在模具组件的模腔中设置复合或粘结金属叠层；将该模具组件和复合或粘结金属叠层一起设置在至少基本上填充有流 体的第一和第二压力室之间，各压力室具有可弹性变形的室壁，该室壁反向 设置，模具组件位于其间；将树脂供应到模具组件并通过设置于其中的叠层；和 循环高温高压流体通过各压力室，使得叠层被压制和熟化或成型。
全文摘要
一种生产复合或粘结金属部件的系统，其包括第一和第二压力室，每一个压力室都有可弹性变形的室壁；用于通过每一个所述压力室循环高温高压流体的设备；和至少一个模具组件，模具组件包括至少一个提供其中能够放置复合或粘结金属叠层的模腔的独立铸模部分；其中，当使用该系统时，两个压力室结合在一起，可弹性变形的室壁反向对置，含有所述叠层的至少一个模具组件置于两个室壁之间，高温高压流体通过每一个压力室循环，使得叠层能够压制、熟化或成型。
文档编号B29C70/34GK101367267SQ200810097160
公开日2009年2月18日 申请日期2002年1月25日 优先权日2001年1月25日
发明者尼尔·格雷厄姆 申请人:快速科技有限公司