热塑性夹层结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开总体涉及复合结构的形成。更具体地，本公开涉及复合夹层结构。仍更具体地，本公开涉及一种用于形成包括热塑性材料的夹层结构的方法和设备。
【背景技术】
[0002]复合材料可以是通过组合两种或更多种功能成分而形成的坚韧轻质材料。例如，复合材料可包括结合在聚合物树脂基体中的增强纤维。用在复合材料中的树脂可包括热塑性或热固性树脂。热塑性材料在加热时可变软，并且在冷却时可硬化。热塑性材料能够被反复加热和冷却。当加热时，热固性材料可变硬。纤维可以是单向的，或者可采取机织布或织物的形式。
[0003]出于许多目的使用复合结构，其包括夹在面片之间的芯部。该布置形成了夹层结构。通常情况下，芯部包括蜂窝或空腔。与由实心材料制成的类似结构比较，采用这些蜂窝或空腔来减轻复合结构的重量。实心材料是无蜂窝的材料。减轻这些复合结构的重量已引导飞行器工业使用这样的复合结构来减轻飞行器部件的重量。
[0004]由热固性材料形成夹层结构的时间可能是不期望的。例如，热固性材料可由手或机器铺放，以形成夹层结构的形状。铺放复合材料的速度可能受限。此外，使热固性材料固化可能需要数小时。除了将热固性材料保持在固化温度下持续数小时，使用电阻加热使热固性材料固化的常规压热器可进一步需要数小时来进行加热和冷却。
[0005]使热塑性材料固结所花费的时间可能少于使热固性材料固化的时间。然而，在使热塑性材料固结期间进行电阻加热的时间可能仍是不期望的。
[0006]目前，可使用紧固件生产热塑性夹层结构。使用紧固件增加了热塑性夹层结构的重量。使用紧固件还可增加了形成热塑性夹层结构的时间。
[0007]因此，需要有一种用于在不使用紧固件的情况下生产热塑性夹层结构的方法和组件。还需要有一种使热塑性夹层结构固结的方法。此外，需要比使用电阻加热更快地使热塑性夹层结构固结，以减少生产热塑性夹层结构的成本和生产热塑性夹层结构的时间量中的至少一者。
[0008]故，期望具有一种考虑了上面所讨论问题以及其它可能问题中的至少若干问题的方法和设备。
【发明内容】
[0009]提出了一种设备。所述设备包括:复合结构、延伸到所述复合结构中的多个空腔以及位于所述多个空腔内的多个芯轴。所述复合结构包括被固结的热塑性材料。所述多个芯轴包括构造为响应于磁场而产生热量的第一材料。
[0010]提出了一种设备。所述设备包括复合结构和多个芯轴。所述复合结构包括被固结的热塑性材料。所述热塑性材料包括热塑性芯部层、第一热塑性层和第二热塑性层。所述热塑性芯部层包括延伸到所述复合结构中的多个空腔。所述第一热塑性层位于所述热塑性芯部层的第一侧面上。所述热塑性芯部层的所述第一侧面包括所述热塑性芯部层的外表面。所述第二热塑性层位于所述热塑性芯部层的第二侧面上。所述热塑性芯部层的所述第二侧面包括所述热塑性芯部层的内表面。所述多个芯轴位于所述多个空腔内。所述多个芯轴包括构造为响应于磁场而产生热量的第一材料以及可溶解的第二材料。所述第一材料形成为所述第一材料内的多个金属管。
[0011]提出了一种形成固结的结构的方法。铺放热塑性材料以形成预制件结构，所述预制件结构具有延伸到所述预制件结构中的多个空腔。多个芯轴位于所述多个空腔内。将所述预制件结构定位在工具内。所述工具具有构造为响应于磁场而产生热量的若干模具衬垫。
[0012]提出了一种形成固结的结构的方法。将编织的热塑性材料铺放到金属囊上以形成第一热塑性层。将编织的热塑性材料铺放到多个芯轴上以形成多个芯部部分。所述多个芯轴包括构造为响应于磁场而产生热量的第一材料以及可溶解的第二材料。将所述多个芯部部分放置到所述第一热塑性层上。将编织的热塑性材料铺放到所述多个芯部部分上以形成预制件结构。将所述预制件结构定位在工具内。所述工具具有构造为响应于磁场而产生热量的若干模具衬垫。使所述结构固结以形成所述固结的结构。固结的步骤包括:将磁场施加给所述若干模具衬垫，以将所述结构加热至固结温度；给所述金属囊加压，使得所述金属囊施加压缩力；以及在所述工具中冷却所述结构。从所述工具移除所述固结的结构。使所述固结的结构内的所述第二材料溶解。总之，根据本发明的一个方面，提供了一种设备，该设备包括:复合结构，所述复合结构包括被固结的热塑性材料；多个空腔，所述多个空腔延伸到所述复合结构中；以及多个芯轴，所述多个芯轴位于所述多个空腔内，其中所述多个芯轴包括构造为响应于磁场而产生热量的第一材料。
[0013]所述设备有利的是，其中，延伸到所述复合结构中的所述多个空腔与所述复合结构的表面中的多个开口连通。
[0014]所述设备有利的是，其中，所述芯轴进一步包括可溶解的第二材料。
[0015]所述设备有利的是，其中，所述第一材料包括所述第二材料内的多个管。
[0016]所述设备有利的是，其中，所述多个管是金属的。
[0017]所述设备有利的是，其中，所述复合结构是夹层结构，并且所述多个芯轴位于所述夹层结构的内部。
[0018]所述设备有利的是，其中，所述复合结构包括:热塑性芯部层；以及位于所述热塑性芯部层的第一侧面上的热塑性层，其中所述热塑性层抵靠着所述热塑性芯部层的所述第一侧面被固结。
[0019]所述设备有利的是，其中，所述热塑性层是第一热塑性层，并且进一步包括位于所述热塑性芯部层的第二侧面上的第二热塑性层，其中所述第二热塑性层抵靠着所述热塑性芯部层的所述第二侧面被固结。
[0020]所述设备有利的是，其中，所述多个芯轴位于所述热塑性芯部层内。
[0021]所述设备有利的是，其中，所述第一材料包括位于可溶解的第二材料内的多个金属管。
[0022]所述设备有利的是，其中，所述多个金属管由因瓦合金形成。
[0023]根据本发明的另一方面，提供了一种设备，该设备包括:复合结构，所述复合结构包括被固结的热塑性材料，所述热塑性材料包括热塑性芯部层，所述热塑性芯部层包括延伸到所述复合结构中的多个空腔；位于所述热塑性芯部层的第一侧面上的第一热塑性层，所述热塑性芯部层的所述第一侧面包括所述热塑性芯部层的外表面；位于所述热塑性芯部层的第二侧面上的第二热塑性层，所述热塑性芯部层的所述第二侧面包括所述热塑性芯部层的内表面；以及多个芯轴，所述多个芯轴位于所述多个空腔内，其中所述多个芯轴包括构造为响应于磁场而产生热量的第一材料以及可溶解的第二材料，所述第一材料形成为所述第二材料内的多个金属管。
[0024]所述设备有利的是，其中，所述多个金属管由因瓦合金形成。
[0025]根据本发明的另一方面，提供了一种形成固结的结构的方法，该方法包括:铺放热塑性材料以形成预制件结构，所述预制件结构具有延伸到所述预制件结构中的多个空腔，多个芯轴位于所述多个空腔内；以及将所述预制件结构定位在工具内，所述工具具有构造为响应于磁场而产生热量的若干模具衬垫。
[0026]所述方有利的是，其中，“铺放热塑性材料以形成预制件结构，所述预制件结构具有延伸到所述预制件结构中的多个空腔，多个芯轴位于所述多个空腔内”的步骤包括:将编织的热塑性材料铺放到所述多个芯轴上以形成多个芯部部分，其中所述多个芯轴包括构造为响应于所述磁场而产生热量的第一材料以及可溶解的第二材料。
[0027]有利的是，所述方法进一步包括:使所述结构固结以形成所述固结的结构，“固结”的步骤包括:将磁场施加给所述若干模具衬垫，以将所述结构加热至固结温度。
[0028]有利的是，所述方法进一步包括:使所述预制件结固结以形成所述固结的结构，“固结”的步骤包括:将磁场施加给所述若干模具衬垫，以将所述预制件结构加热至固结温度，并且其中“使所述预制件结构固结以形成所述固结的结构”的步骤进一步包括:将所述磁场施加给所述多个芯轴，其中所述第二材料是因瓦合金。
[0029]有利的是，所述方法进一步包括:使所述预制件结构固结以形成所述固结的结构，“固结”的步骤包括:将磁场施加给所述若干模具衬垫，以将所述预制件结构加热至固结温度，并且其中“铺放热塑性材料以形成预制件结构，所述预制件结构具有延伸到所述预制件结构中的多个空腔，多个芯轴位于所述多个空腔内”的步骤进一步包括:将编织的热塑性材料铺放到金属囊上以形成第一热塑性层；以及将所述多个芯部部分放置到所述第一热塑性层上，并且其中“使所述预制件结构固结以形成所述固结的结构”的步骤进一步包括:给所述金属囊加压，使得所述金属囊膨胀并施加压缩力，从而将所述预制件结构按压成抵靠所述若干模具衬垫。
[0030]所述方法有利的是，其中，“铺放热塑性材料以形成预制件结构，所述预制件结构具有延伸到所述预制件结构中的多个空腔，多个芯轴位于所述多个空腔内”的步骤进一步包括:将编织的热塑性材料铺放到所述多个芯部部分上。
[0031]有利的是，所述方法进一步包括:使所述固结的结构内的材料溶解。
[0032]所述方法有利的是，其中，所述若干模具衬垫包括若干智能基座。
[0033]根据本发明的又一方面，提供了一种形成固结的结构的方法，该方法包括:将编织的热塑性材料铺放到金属囊上以形成第一热塑性层；将编织的热塑性材料铺放到多个芯轴上以形成多个芯部部分，其中所述多个芯轴包括构造为响应于磁场而产生热量的第一材料以及可溶解的第二材料；将所述多个芯部部分放置到所述第一热塑性层上；将编织的热塑性材料铺放到所述多个芯部部分上以形成预制件结构；将所述预制件结构定位在工具内，所述工具具有构造为响应于磁场而产生热量的若干模具衬垫；使所述预制件结构固结以形成所述固结的结构，其中“固结”的步骤包括:将磁场施加给所述若干模具衬垫，以将所述预制件结构加热至固结温度；给所述金属囊加压，使得所述金属囊膨胀并施加压缩力，从而将所述预制件结构按压成抵靠所述若干模具衬垫；以及在所述工具中冷却所述预制件结构；从所述工具移除所述固结的结构；并且使所述固结的结构内的所述第二材料溶解。
[0034]有利的是，所述方法进一步包括:
[0035]将所述磁场施加给所述多个芯轴，其中所述第一材料是因瓦合金。
[0036]所述方法有利的是，其中，所述若干模具衬垫包括若干智能基座。
[0037]根据所述本发明的另一方面，提供了一种设备，该设备包括:复合的预制件结构，所述复合的预制件结构包括热塑性材料；多个空腔，所述多个空腔延伸到所述复合的预制件结构中；多个芯轴，所述多个芯轴位于所述多个空腔内，其中所述多个芯轴包括构造为响应于磁场而产生热量的第一材料；以及工具，所述工具包括:形成模具空腔的多个模具；位于所述模具空腔内的若干模具衬垫；以及多个感应线圈，所述多个感应线圈的部分被嵌入所述多个模具中。
[0038]特征和功能可以在本公开的各种实施方式中独立地实现，或者可在其它实施方式中组合，其中可以参考以下描述和附图看到更多的细节。
【附图说明】
[0039]认为是说明性实施方式的特性的新颖特征在所附权利要求书中加以阐述。然而，当结合附图阅读时，将参考本公开的说明性实施方式的以下详细描述最好地理解说明性实施方式以及最佳使用模式、其它目的及其特征，其中:
[0040]图1是依据可实施的说明性实施方式的飞行器的图示；
[0041]图2是依据说明性实施方式的制造环境的框图的图示；
[0042]图3是依据说明性实施方式的工具的立体图的图示；
[0043]图4是依据说明性实施方式的工具内的结构的横截面图的图示；
[0044]图5是依据说明性实施方式的工具内的结构的横截面图的图示；
[0045]图6是依据说明性实施方式生产的结构的图示；
[0046]图7是依据另一说明性实施方式的工具的立体图的图示；
[0047]图8是依据说明性实施方式的工