CN107073848A - 用于制造和修复纤维增强复合材料的设备和方法 - Google Patents

用于制造和修复纤维增强复合材料的设备和方法 Download PDF

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Abstract

公开了用于制造和修复纤维增强复合材料的设备和方法。在各种实施例中，本文所公开的设备和方法使用树脂保持/释放装置，其包括具有取决于温度的粘度的树脂以用于注入到部件的区域中。树脂保持/释放装置可以包括第一薄片(18)和相对的第二薄片(20)，第一薄片和相对的第二薄片至少部分地封闭一定量的树脂。第一薄片(18)和第二薄片(20)可以是气体可渗透的。当树脂的粘度在阈值粘度以上时第二薄片(20)可以是基本上树脂不可渗透的，而当树脂的粘度在阈值粘度以下时第二薄片(20)可以是树脂可渗透的。

Description

用于制造和修复纤维增强复合材料的设备和方法
相关专利申请的交叉引用
本申请要求享有2014年10月24日提交的英国专利申请GB 1418921.1的优先权。
技术领域
本公开大体上涉及包括纤维增强结构的复合部件，并且更具体地，涉及通过树脂注入制造和修复复合部件。
背景技术
诸如树脂传递注入(RTI)、树脂传递模塑(RTM)、真空辅助树脂传递模塑(VARTM)、真空辅助树脂注入(VARI)以及希曼复合物树脂注入模塑工艺(SCRIMP)之类的树脂注入工艺是用于制造包括纤维增强结构的复合部件的公知工艺。偶尔地并且取决于与此类注入工艺相关联的因素，在工艺过程中未以树脂完全浸渍的纤维增强部件的表面处可能存在干织物贴片。用于修复此类干织物贴片的常规过程为应用装饰树脂擦拭。然而，这种修复过程本质上主要是装饰性的(即，非结构性的)，并且可由于过程期间空气会被封在修复区域中而导致部件的修复区域中出现诸如孔隙之类的结构性缺陷。
因此需要改进。
发明内容
在一个方面，本公开描述了一种用于在制造或修复纤维增强复合材料的树脂注入工艺期间保持和控制树脂的释放的装置。树脂保持/释放装置包括：
一定量的树脂，其具有取决于温度的粘度；以及
第一薄片和相对的第二薄片，其至少部分地封闭该一定量的树脂，第一薄片和第二薄片是气体可渗透的，当树脂的粘度在阈值粘度以上时第二薄片是基本上树脂不可渗透的，而当树脂的粘度在阈值粘度以下时第二薄片是树脂可渗透的。
当树脂的粘度在阈值粘度以下时，第一薄片可以是基本上树脂不可渗透的。
第一薄片可以包括多个孔，该多个孔尺寸设定为当树脂的粘度在阈值粘度以下时，允许气体通过第一薄片并阻止树脂通过第一薄片。
第二薄片可以包括多个孔，该多个孔尺寸设定为当树脂的粘度在阈值粘度以下时，允许气体通过第二薄片并允许树脂通过第二薄片。
在至少一个实施例中，第一薄片和第二薄片中的至少一个可以包括第一层和第二层，第一层包括机织织物，第二层包括多孔聚四氟乙烯(PTFE)薄膜。第一层的PTFE薄膜可以面对树脂。
第一薄片和第二薄片可以至少部分地彼此密封。
当树脂的粘度在阈值粘度以下时，第一薄片可以是树脂可渗透的。
树脂可以包括单组分液态环氧树脂。阈值粘度可以是大约50厘泊。
在另一个方面，本公开描述了一种用于制造或修复纤维增强复合材料的设备。该设备包括：
真空阻挡件，其配置为覆盖包括复合材料的组分的注入区域并限定包括该注入区域的基本上密封的体积；
用于与该体积流体连通的真空端口；
用于保持和控制树脂的释放的装置，该装置设置在该体积内并且包括：
一定量的树脂，其具有取决于温度的粘度；以及
第一薄片和相对的第二薄片，其至少部分地封闭该一定量的树脂，第一薄片和第二薄片是气体可渗透的，当树脂的粘度在阈值粘度以上时第二薄片是基本上树脂不可渗透的，而当树脂的粘度在阈值粘度以下时第二薄片是树脂可渗透的，树脂保持/释放装置的第二薄片形成树脂和注入区域之间的注入路径的至少一部分；以及
配置为向树脂施加热量的加热器。
在至少一个实施例中，该一定量的树脂可以从注入区域横向偏离。真空端口可以沿与一定量的树脂从注入区域横向偏离的方向相反的横向方向从注入区域横向偏离。
在至少一个实施例中，一定量的树脂可以设置在注入区域的旁边。
该设备可以包括树脂分配网，该树脂分配网形成树脂和注入区域之间的注入路径的一部分。该设备可以包括设置在树脂保持/释放装置与分配网之间的释放介质。
该设备可以包括设置在树脂保持/释放装置与注入区域之间的释放介质。
加热器可以包括加热毯，该加热毯覆盖树脂保持/释放装置的至少一部分以及注入区域的至少一部分。
加热器可以包括加热毯，该加热毯设置在树脂保持/释放装置与注入区域之间。加热毯可以包括穿过其中的注入孔，该注入孔形成注入路径的至少一部分。
该设备可以包括设置在树脂保持/释放装置与真空阻挡件之间的体积中的第一通气器。
在至少一个实施例中，真空阻挡件可以是第一真空阻挡件，体积可以是第一体积并且真空端口可以是第一真空端口，其中设备可以包括：
第二真空阻挡件，该第二真空阻挡件覆盖该第一真空阻挡件并且配置为限定位于第二真空阻挡件与第一真空阻挡件之间的基本上密封的第二体积；以及
与第二体积流体连通的第二真空端口。
在至少一个实施例中，加热器的至少一部分可以设置在第二真空阻挡件与第一真空阻挡件之间的第二体积中。
该设备可以包括第二通气器，该第二通气器设置在第二真空阻挡件与第一真空阻挡件之间的第二体积中。
加热器可以包括用于加热树脂保持/释放装置的第一加热毯和用于加热注入区域的第二加热毯。
第一加热毯可以设置在注入区域的第一侧上并且第二加热毯可以设置在注入区域的相对第二侧上。
第一加热毯可以设置在树脂保持/释放装置与部件之间。
加热毯可以包括穿过其中的注入孔，该注入孔形成注入路径的至少一部分。
加热器可以配置为对部件的注入区域施加热量。
当树脂的粘度在阈值粘度以下时，树脂保持/释放装置的第一薄片可以是基本上树脂不可渗透的。
树脂保持/释放装置的第一薄片可以包括多个孔，该多个孔尺寸设定为当树脂的粘度在阈值粘度以下时，允许气体通过第一薄片并阻止树脂通过第一薄片。
树脂保持/释放装置的第二薄片可以包括多个孔，该多个孔尺寸设定为当树脂的粘度在阈值粘度以下时，允许气体通过第二薄片并允许树脂通过第二薄片。
在至少一个实施例中，树脂保持/释放装置的第一薄片和第二薄片中的至少一个可以包括第一层和第二层，第一层包括机织织物，且第二层包括多孔聚四氟乙烯(PTFE)薄膜。
第一层的PTFE薄膜可以面对树脂。
第一薄片和第二薄片可以至少部分地彼此密封。
当树脂的粘度在阈值粘度以下时，第一薄片可以是树脂可渗透的。
树脂可以包括单组分液态环氧树脂。阈值粘度为大约50厘泊。
第一通气器可以包括机织织物。机织织物可以是多层薄膜系统的一部分，该多层薄膜系统也可以包括多孔聚四氟乙烯(PTFE)薄膜。
在另一个方面，本公开描述了一种可用于利用用于保持和控制树脂的释放的装置来制造或修复纤维增强复合材料的方法，其中树脂保持/释放装置包括至少部分地封闭一定量的树脂的第一薄片和相对的第二薄片，一定量的树脂具有取决于温度的粘度。该方法包括：
通过使气体渗透通过树脂保持/释放装置的第一薄片和第二薄片，从封闭包括复合材料的组分的注入区域的基本上密封的体积中排空气体；
对树脂保持/释放装置内的树脂施加热量以使至少一些树脂的粘度达到阈值粘度；以及
通过引导已经达到阈值粘度的树脂渗透通过第二薄片并从树脂保持/释放装置流向注入区域而将树脂注入到注入区域中。
气体的排空可以在树脂注入到注入区域中期间执行。
气体的排空可以在树脂注入到注入区域中之后执行。
一定量的树脂可以从注入区域横向偏离并且该方法可以包括将树脂朝向注入区域引导。
该方法可以包括将力施加到树脂上以使得已经达到阈值粘度的树脂渗透通过第二薄片。
一定量的的树脂可以设置在注入区域的旁边。
该方法可以包括向注入区域施加热量。
该方法可以包括从注入区域的第一侧以及从注入区域的相对第二侧施加热量。
树脂可以包括单组分液态环氧树脂。阈值粘度可以是大约50厘泊。
注入区域可以包括干织物。
注入区域可以包括嵌接区域。
注入区域可以包括其中具有干织物的孔。
注入区域可以包括干织物层片。
注入区域可以包括双面嵌接区域。
该方法可以包括从基本上密封的第二体积排空气体，该第二体积封闭基本上密封的第一体积。
该方法可以包括引导已经达到阈值粘度的树脂渗透通过加热器毯中的孔并从树脂保持/释放装置流向注入区域。
注入区域可以包括干织物贴片。
该方法可以包括引导树脂通过注入区域中所形成的导引孔。
在另一个方面，本公开描述了一种用于制造或修复纤维增强复合材料的设备。该设备包括：
第一真空阻挡件，其配置为覆盖包括复合材料的组分的注入区域并限定包括该注入区域的基本上密封的第一体积；
用于与第一体积流体连通的第一真空端口；
第二真空阻挡件，该第二真空阻挡件覆盖该第一真空阻挡件并且配置为限定位于第二真空阻挡件与第一真空阻挡件之间的基本上密封的第二体积；以及
与第二体积流体连通的第二真空端口。
一种用于保持和控制树脂的释放的装置，该装置设置在该体积内并且包括：
一定量的树脂，其具有取决于温度的粘度；以及
保持该一定量的树脂的薄片，当树脂的粘度在阈值粘度以上时该薄片是基本上树脂不可渗透的，而当树脂的粘度在阈值粘度以下时该薄片是树脂可渗透的，该薄片形成树脂与注入区域之间的注入路径的至少一部分；以及
配置为向树脂施加热量的加热器，该加热器设置在第二真空阻挡件与第一真空阻挡件之间的第二密封体积内。
该一定量的树脂可以从注入区域横向偏离。
加热器可以包括加热毯，该加热毯覆盖树脂保持/释放装置的至少一部分以及注入区域的至少一部分。
树脂保持/释放装置的薄片可以包括第一层和第二层，第一层包括机织织物，且第二层包括多孔聚四氟乙烯(PTFE)薄膜。
第一层的PTFE薄膜可以面对树脂。
通过下文所包含的详细描述和附图，本申请主题的这些及其他方面的进一步细节将显而易见。
附图说明
现在参照附图，其中：
图1示出了包括孔隙的复合部件的横截面的非破坏性检查(NDI)显微图；
图2A-2D分别示出了图1的复合部件内的四个位置处的更高放大倍率的NDI显微图；
图3是用于和树脂注入工艺一起使用的用于保持和控制树脂释放的示例性装置的示意俯视图；
图4是沿图3中的线4-4截取的图3的树脂保持/释放装置的示意横截面图；
图5是图3的树脂保持/释放装置的示例性薄片的示意横截面图；
图6A和图6B是图5的薄片的示例性机织织物组件的显微图；
图7A和图7B是图5的薄片的示例性多孔薄膜组件的显微图；
图8A是用于通过使用图3和图4的树脂保持/释放装置将树脂注入到复合部件的区域中的示例性设备的示意图；
图8B是图8A的复合部件的示例性注入区域的显微图，该注入区域包括导引孔以允许将树脂注入到复合部件内；
图9A和图9B示出了设备30的部件的局部示意图，显示出真空端口44被连接至真空源；
图10A和图10B是图8A的设备的示例性树脂分配网在不同放大倍率下的照片；
图11A和图11B是图8A的设备的示例性释放介质的照片；
图12是用于将树脂注入到复合部件的区域中的另一示例性设备的示意图，其中树脂保持/释放装置的树脂从该区域横向偏离；
图13是用于将树脂注入到含有复合材料的组分的嵌接区域中的另一示例性设备的示意图；
图14是用于将树脂注入到含有复合材料的组分的双面嵌接区域中的另一示例性设备的示意图；
图15是用于将树脂注入到复合部件的区域中的另一示例性设备的示意图，其中该设备包括多个加热毯；
图16是用于将树脂注入到包括孔的复合部件的区域中的另一示例性设备的示意图，该孔含有复合材料的组分；
图17是用于通过使用根据另一实施例的树脂保持/释放装置将树脂注入到复合部件的区域中的另一示例性设备的示意图；
图18是图17的树脂保持/释放装置的第二薄片的放大示意横截面图；
图19是用于将树脂注入到复合部件的区域中的另一示例性设备的示意图，其中由图18的树脂保持/释放装置保持的树脂从该区域横向偏离；
图20是用于通过使用图18的树脂保持/释放装置将树脂注入到含有复合材料的组分的嵌接区域中的另一示例性设备的示意图；
图21是用于将树脂注入到含有复合材料的组分的嵌接区域中的另一示例性设备的示意图，其中由图18的树脂保持/释放装置保持的树脂从该嵌接区域横向偏离；
图22是用于通过使用图18的树脂保持/释放装置将树脂注入到含有复合材料的组分的双面嵌接区域中的另一示例性设备的示意图；
图23是用于将树脂注入到含有复合材料的组分的双面嵌接区域中的另一示例性设备的示意图，其中由图18的树脂保持/释放装置保持的树脂从该双面嵌接区域横向偏离；
图24是用于通过使用图18的树脂保持/释放装置将树脂注入到包括孔的复合部件的区域中的另一示例性设备的示意图，该孔含有复合材料的组分；
图25是用于将树脂注入到包括孔的复合部件的区域中的另一示例性设备的示意图，该孔含有复合材料的组分，其中由图18的树脂保持/释放装置保持的树脂从该区域横向偏离；
图26是用于将树脂注入到复合部件的区域中的另一示例性设备的示意图，其中该设备包括单个真空端口；以及
图27是说明用于制造或修复纤维增强复合材料的方法的流程图。
具体实施方式
通过参照附图来描述各种实施例的方面。
本公开涉及用于通过树脂注入而制造和/或修复包括纤维增强结构(例如，含有碳、石英玻璃、e玻璃和/或其他纤维)的复合材料的部件的设备和方法。例如，本文所公开的设备和方法可以用于修复已经通过诸如例如树脂传递注入(RTI)、树脂传递模塑(RTM)、真空辅助树脂传递模塑(VARTM)、真空辅助树脂注入(VARI)以及希曼复合物树脂注入模塑工艺(SCRIMP)之类的树脂注入工艺而制造的部件。此类部件可以包括在航空航天或其他应用(诸如用于风力涡轮机、天线罩或汽车部件)中使用的部件。例如，在航空航天应用中，此类部件可以包括诸如机身之类的飞行器部件和诸如翼梁、表层之类的机翼组件，以及还包括用于飞行器发动机的短舱组件。在一些实施例中，本文所公开的设备和方法可以用于修复在制造期间未被树脂完全浸渍的或已经被损坏的复合部件的区域。例如，本文所公开的设备和方法可以用于将树脂注入到复合部件的表面处的干织物贴片中。本文所公开的设备和方法还可以用于通过树脂注入而制造包括纤维增强结构的新部件。在各种实施例中，本文参考的树脂注入可以包括将树脂从结合到树脂传递设备的敷层中的树脂保持/释放装置传递树脂。在本文所公开的设备和方法中使用此类树脂保持/释放装置可以改进气体(例如，空气和挥发物)从待注入区域的排空，从而降低了在树脂注入区域中由于被封气体(例如，空气)而获得孔隙或由于不足的树脂量而获得空隙的风险。
图1示出了通过X射线计算机断层扫描(CT)获得的包括孔隙/空隙的复合部件的区域10的横截面的非破坏性检查(NDI)显微图。当此类孔隙仅出现在表面12附近的层片上且空隙是互连时，则可以使用常规的装饰树脂擦拭过程执行修复。此类过程可以包括：研磨区域，在该区域上施加树脂，以离型膜和橡胶薄片覆盖该区域，真空袋装该区域，允许树脂固化且如果有必要的话随后研磨该区域到所需表面轮廓或表面光洁度。关于图1所示的部件，常规树脂擦拭工艺可以用于将树脂添加到干织物贴片。然而，这样的过程有时可能导致空气封在树脂下方，因此其可仅被认为是装饰性修复。此外，如果水或其他污染物封在区域10中(例如，由于暴露于水)，那么当部件被加热时，可能释放挥发物而产生水泡及气泡。而且如果空隙如图1所示在部件的表面12下方较深处，无法通过使用常规树脂擦拭过程来填充空隙，这是由于它们并未互连和/或它们未与表面12流体连通。在这种情况下，可能需要钻取小的导引孔以提供从部件的表面12到空隙的通道，以使得树脂可以经由孔被传递至空隙(参见图8B)。在一些情形下，如果受影响区域比较大，可能不得不移除纤维/树脂中的一些或者全部并且执行嵌接修复过程，如下所述。
图2A-2D分别示出了图1的复合部件的区域10内的四个位置处的更高放大倍率的NDI显微图；图2A-2D示出了在区域10的复合材料中在纤维之间以及同样在织物的股线之间的间隙孔隙。
图3是用于保持和控制树脂的释放的示例性装置(14)(下文中也被称为“树脂保持/释放装置14”)的示意俯视图，并且其可以与本文所公开的设备和方法一起使用以用于通过树脂注入而制造和/或修复复合材料。在一些应用中，结合本文所公开的设备和方法使用树脂保持/释放装置14可以降低在复合材料中由于被封气体(例如，空气)而获得孔隙的风险，如图1和图2A-2D所示。具体而言，在一些实施例中，树脂保持/释放装置14可以提升从正在以树脂16注入的区域排空气体/空气的能力。
图4是沿图3中的线4-4截取的图3的树脂保持/释放装置14的示意横截面图。在一些实施例中，树脂保持/释放装置14可以具有包/袋结构。在一些实施例中，树脂保持/释放装置14可以含有一定量的树脂16，树脂16具有取决于温度的粘度。例如，树脂16可以包括单组分液态环氧树脂。在一些实施例中，树脂16可以是由CYTEC ENGINEERED MATERIALS在商品名CYCOM 890下售卖的类型。在一些实施例中，树脂16可以是由HEXCEL在商品名HEXFLOWRTM 6下售卖的类型。在一些实施例中，树脂16可以是HENKEL的 EA9396的类型。在一些实施例中，树脂16可以是通常被称为“擦拭树脂”的类型。其他类型的装饰性或结构性树脂也可以适用于作为树脂保持/释放装置14的一部分并且在本文所公开的设备和方法中使用。
树脂保持/释放装置14可以包括第一薄片18和相对的第二薄片20，该第一薄片18和相对的第二薄片20至少部分地封闭一定量的树脂16。第二薄片20可以是在注入工艺中通常遇到的温度下气体可渗透的，以使得在使用树脂保持/释放装置14的修复或制造过程期间，气体(例如，空气)可以通过第二薄片20从树脂16和/或从复合部件的注入区域排空。第一薄片18可以是气体不可渗透的。可替代地，第一薄片18可以是在注入工艺中通常遇到的温度下树脂可渗透且气体可渗透的，以使得在使用树脂保持/释放装置14的修复或制造过程期间，气体(例如，空气)可以通过第一薄片18和第二薄片20两者从树脂16和/或从复合部件34的注入区域32排空。当树脂16的粘度在阈值粘度以上和/或在预定阈值温度以下时第二薄片20可以是基本上树脂不可渗透的，而当树脂16的粘度在阈值粘度以下和/或在预定阈值温度以上时第二薄片20可以是树脂可渗透的。在一些实施例中，第一薄片18和第二薄片20可以彼此附接以在其间容纳树脂16。在一些实施例中，第一薄片和第二薄片可以无缝地附接在一起以便形成具有开口的袋以容纳树脂16。在一些实施例中，第一薄片18和第二薄片20可以使用诸如双面胶带22之类的合适粘合剂而附接在一起。双面胶带22可以选定为能够承受树脂保持/释放装置14在使用期间所暴露的温度。在一些实施例中，双面胶带22可能够承受高达180℃的温度。双面胶带22可以被认为在第一薄片18和第二薄片20之间提供至少部分密封界面。这样的密封界面可以不是完全气密的，但至少在树脂16的某些温度/粘度下可以基本上阻止树脂16从树脂保持/释放装置14流出。例如，在如本文所描述的树脂注入工艺中使用之前在树脂保持/释放装置14的操纵期间，双面胶带22可以允许树脂16基本上容纳在树脂保持/释放装置14内。如以下所阐释的，在一些实施例中，第一薄片18和第二薄片20可以既不必彼此附接也不必彼此密封地接合。
第一薄片18可以具有与第二薄片20类似或相同的结构。可替代地，第一薄片18可以具有与第二薄片20不同的结构。例如，在一些实施例中，当树脂16的粘度在阈值粘度以下时第一薄片18可以是基本上树脂不可渗透的，或者当树脂16的粘度在阈值粘度以下时第一薄片18也可以是树脂可渗透的。在一些实施例中，第一薄片18可包括根据由TRANS-TEXTIL生产的产品编号A2222或Z2249的薄膜系统。在一些实施例中，第二薄片18可包括根据由TRANS-TEXTIL生产的产品编号Z2249的薄膜系统。
第一薄片18和/或第二薄片20可分别包括第一层18A、20A和第二层18B、20B，该第一层可包括机织织物，而该第二层可包括多孔薄膜。第一层18A、20A可粘结至第二层18B、20B，以使得第一薄片18和第二薄片20中的一个或两个可一起协配以形成薄膜系统。在一些实施例中，第二层18B、20B的多孔薄膜可面对树脂16，而第一层18A、20A的机织织物可从树脂16向外面对。可替代地，在一些实施例中，第一层18A、20A的机织织物可面对树脂16，且第二层18B、20B的多孔薄膜可从树脂16向外面对。第一层18A、20A的机织织物可以是气体可渗透的。至少当树脂16的粘度在阈值粘度以下时，机织织物也可以是树脂可渗透的。第二层18B、20B的多孔薄膜可包括多孔聚四氟乙烯(PTFE)薄膜。例如，第二层18B、20B的多孔薄膜可包括微孔PTFE薄膜。
图5是树脂保持/释放装置14的示例性第一薄片18和/或第二薄片20的示意图示，其示出了彼此毗邻的第一层18A、20A和第二层18B、20B。
图6A和6B是示例性机织织物的放大照片，机织织物可以是第一薄片18和/或第二薄片20的第一层18A、20A的一部分。图6B中的放大倍率高于图6A的放大倍率。图6A示出了机织织物的平面图，该机织织物可包括由聚酯长丝24构成的多个丝束。图6B示出了包括捆束在一起的各个长丝24的一个丝束的横截面图。机织织物可具有在各个长丝24之间具有相对较小空间的相对紧密编织，以允许气体和/或相对低粘度的树脂16渗透通过第一层18A、20A的机织织物。
图7A和7B是示例性PTFE薄膜的放大照片，PTFE薄膜可以是第一薄片18和/或第二薄片20的第二层18B、20B的一部分。PTFE薄膜可包括PTFE合金。在一些实施例中，PTFE薄膜可包括也称为ePTFE的膨胀PTFE材料。图7B中的放大倍率高于图7A的放大倍率。第二层18B、20B的PTFE薄膜可以是多孔的。例如，第二层18B、20B的PTFE薄膜可以包括多个孔25，该多个孔根据已知或其他方法(例如，基于树脂16的表面张力)进行尺寸设定，从而当树脂16的粘度在阈值粘度以上时，允许气体通过PTFE薄膜并且防止树脂16通过PTFE薄膜。PTFE薄膜中的孔25相对较小并且由于不充分的放大倍率而无法在图7A和7B中清楚地示出。然而，出于说明的目的，示例性孔25示意地示出并且在图7B中并非按比例绘制。
图7A和7B还示出了多个减薄或以其他方式弱化的区域26，这些区域分布在第二层18B、20B的整个PTFE薄膜上。弱化区域26在图7A和7B中被示作半透明区域。当将热量施加至树脂16时，PTFE薄膜也可被加热，并且当树脂16的粘度由于树脂16的加热而达到或下降到某一阈值以下时，弱化区域26可软化，且由此导致PTFE薄膜中的至少一些孔25也软化(即，变得刚度较小)并且膨胀至允许树脂16能渗透PTFE薄膜的尺寸。PTFE薄膜可配置成使得在预定温度下孔25膨胀至适于允许树脂16在期望的粘度下渗透PTFE薄膜的尺寸。在其他实施例中，PTFE薄膜可不必包括这些弱化区域26，而是可替代地包括尺寸被适当设定成实现类似效果的孔25。在任何情形中，第二层18B、20B的PTFE薄膜可包括多个孔25，这些孔的尺寸设定成允许气体通过第一薄片18和/或第二薄片20并且当树脂16的粘度在阈值粘度以下时还允许树脂16通过第一薄片18和/或第二薄片20。
在一些情况中，除了这里所公开的薄片以外的其他类型(例如，穿孔)薄片18、20也可以是合适的。在树脂注入工艺期间树脂16达到的阈值粘度和可选的温度可用作用于选择合适的(例如，孔尺寸)第一薄片18和/或第二薄片20的基础。树脂16的阈值粘度和温度可基于特定的应用和工艺参数来选择。例如，孔尺寸可基于树脂16在注入期间的期望粘度和流率来选择。在一些实施例中，阈值粘度可以是大约50厘泊，树脂16在该阈值粘度以下可渗透通过第一薄片18和/或第二薄片20。根据树脂16的类型，可实现阈值粘度的温度可以是大约140℃。
图8A示出了用于通过树脂16注入而将树脂16注入到包括纤维增强结构的部件34的区域32(以下称为“注入区域32”)中的示例性设备30的示意横截面图。设备30可包括如上所述的树脂保持/释放装置14。注入区域32可包括部件34的受损区域或干织物的贴片，其在制造期间未以树脂充分浸渍。可替代地，设备30可用于制造新的部件34或者该部件的一部分，其中注入区域32可包括可用作用于新的制造部件的基底的机织织物或其他长丝(例如，纤维)。在任何情形中，注入区域32可包括复合材料的一个或多个组分，以从树脂保持/释放装置14浸渍以树脂16。此种组分可例如包括石英玻璃、e玻璃和/或碳纤维、碳黑、碳纳米管和/或石墨。合适的释放介质38可设置在区域32之上。释放介质38可包括各种各样的油、油脂和具有相对较低强度的其他聚合物。在一些实施例中，释放介质38可包括内聚成形塑料，其并不易于粘附至其他聚合物或其他类型的已知或其他释放介质。例如，释放介质38可配置成并不化学地粘结至部件34，以使得该释放介质在树脂注入之后可通过剥离而容易地去除。在一些实施例中，释放介质38可包括由AIRTECH在商品名RELEASE下售卖的类型的PTFE涂覆玻璃纤维织物。
在一些实施例中，设备30可包括第一(例如，内部)真空阻挡件40，其配置成覆盖部件34的注入区域32并且在部件34的注入区域32周围基本上密封地接合至部件34，以在第一真空阻挡件40和部件34之间限定第一体积41。树脂保持/释放装置14设置在第一体积41内。第一真空阻挡件40和部件34之间的密封可经由一个或多个合适的密封构件42来实现。第一真空阻挡件40可包括合适的聚合物(例如，尼龙)挠性薄片，并且可以是在已知的或其他树脂注入工艺中通常用作挠性袋装薄膜(即，真空袋)的类型。真空阻挡件40可以是基本上气体不可渗透的。在一些实施例中，密封构件42可包括合适的密封剂或双面胶带。第一真空阻挡件40和部件34之间的密封可以并非是绝对气密的，而是可适合于实现第一体积41和大气之间的至少一定压力差(例如，3毫巴的剩余压力)。在一些实施例中，真空阻挡件40可具有与树脂保持/释放装置14的第一薄片18和/或第二薄片20相同的材料。
设备30可包括用于与第一体积41流体连通的第一真空端口44。真空端口44可联接至真空源(图9A和9B中示出)，该真空源可用于在树脂16传递至注入区域32之前、期间和/或之后将气体/空气从第一体积41排空。真空端口44可位于远离注入区域32的相对较低温度区域中。例如，真空端口44可位于其中甚至在树脂16于注入区域32中固化期间温度也通常低于120℃的区域中。在一些实施例中，真空端口44可位于其中温度并不显著地超过室温/环境温度的区域中。因此，树脂16可并不通常流至真空端口44。然而，真空端口44可由合适的阻挡件45覆盖，以防止树脂16进入真空端口44。在一些实施例中，阻挡件45可具有与树脂保持/释放装置14的第一薄片18和/或第二薄片20相同的材料。经由第一真空端口44对第一体积41的排空可导致至少一些空气和湿气从注入区域32并且还从树脂16排空，并且可降低由于树脂16的注入而在注入区域32中形成孔隙的可能性。
设备30可包括如上所述的树脂保持/释放装置14，其设置在第一体积41以及设备30的敷层的一部分内部。树脂保持/释放装置14可以包括一定量的树脂16，该树脂具有取决于温度的粘度。树脂保持/释放装置14可以包括第一薄片18和相对的第二薄片20，该第一薄片和相对的第二薄片至少部分地封闭一定量的树脂16。第一薄片18和第二薄片20可以是气体可渗透的。当树脂16的粘度在阈值粘度以上时第二薄片20可以是基本上树脂不可渗透的，而当树脂16的粘度在阈值粘度以下时第二薄片20是树脂可渗透的。树脂保持/释放装置14的第二薄片20可形成树脂16和注入区域32之间的注入通路的至少一部分。设备30还可包括加热器46，其配置成对树脂16施加热量。加热器46可包括一个或多个电动加热毯或者适合于将热量传递至树脂16和/或注入区域32的其他装置。例如，在一些实施例中，加热毯46可以覆盖树脂保持/释放装置14的至少一部分和/或注入区域32的至少一部分。加热毯46可以设置在第一体积41外部。例如，加热毯46可设置在第一真空阻挡件40外部并且抵靠于该第一真空阻挡件，且覆盖第一体积41中的组件的敷层的至少一部分。
设备30还可包括分配网48，其形成树脂16和注入区域32之间的注入路径的一部分。一旦树脂16中的至少一些已达到其中树脂16的粘度在阈值粘度以下的温度并且树脂16已开始渗透第二薄片20，分配网48就可有助于致使树脂16分配(即，扩散)到注入区域32之上并且注入到注入区域32中。树脂保持/释放装置14的第二薄片20可设置在树脂16和注入区域32之间。在一些实施例中，树脂保持/释放装置14可设置在部件34的注入区域32旁边(例如，之上、齐平)，以使得树脂16为到达注入区域32而必须遵循的路径相对较短。释放介质38可设置在树脂保持/释放装置14和注入区域32之间。例如，释放介质38可设置在树脂保持/释放装置14和分配网48之间。释放介质38可设置在分配网48和注入区域32之间。
设备30可包括通气器50，其设置在树脂保持/释放装置14和第一真空阻挡件40之间的第一体积41中。例如，第一通气器50可设置在树脂保持/释放装置14的第一薄片18和第一真空阻挡件40之间。通气器50可提供通道空间，用以供气体/空气在真空下从第一体积41的不同区域朝向真空端口44抽吸。经由真空端口44施加真空会趋于由于环境过压而使得第一真空阻挡件40塌陷并且使得树脂保持/释放装置14和第一体积41内部的组件敷层加压。在一些情形中，第一体积内部的真空的大小可以是相对于大气的大约3毫巴的剩余压力。通气器50可用于在真空阻挡件40上提供结构限制并且防止真空阻挡件40在树脂注入期间封闭用于使逸出气体/空气离开第一体积41的出口通道。通气器50可包括已知的或其他类型的通气器。在一些实施例中，通气器50可包括与如上所述的树脂保持/释放装置14的第一薄片18和第二薄片20中的一者相同的材料。例如，通气器50可包括根据由TRANS-TEXTIL生产的产品编号A2222或Z2249的薄膜系统。例如，通气器50可包括薄膜系统，该薄膜系统包括上文关于树脂保持/释放装置14描述的诸如18A或20A之类的第一层(例如，机织织物)和诸如18B或20B之类的第二层(例如，多孔薄膜)。
设备30可包括挠性第二(例如，外部)真空阻挡件52，其覆盖第一真空阻挡件40并且配置成基本上密封地接合至部件34，从而在第二真空阻挡件52和第一真空阻挡件40之间限定第二体积54。例如，第二真空阻挡件52可完全地覆盖第一真空阻挡件40并且封闭第一体积41。第二真空阻挡件52也可以是基本上气体不可渗透的，并且可以是与第一真空阻挡件40相同或不同的类型。设备30可包括用于与第二体积54流体连通的第二真空端口56。真空端口56可联接至真空源，该真空源可用于在树脂16传递至注入区域32期间将气体/空气从第二体积54排空。第二真空阻挡件52可为第一真空阻挡件40提供一定的冗余(例如，备用)。例如，第二真空阻挡件52的使用可有助于防止或抑制外部/环境空气经由设置在第一真空阻挡件40和部件34之间的密封构件42渗透第一体积41。经由真空端口56将真空施加至第二体积54可有助于空气和湿气从第一体积41排空，并且可降低由于树脂16的注入而在区域32中形成孔隙的可能性。
第二通气器58可设置在第二真空阻挡件52和第一真空阻挡件40之间的第二体积54中。第二通气器58可以是与上述第一通气器50相同或不同的类型。例如，第二通气器58可设置在第二真空阻挡件52和第一真空阻挡件40之间。第二通气器58可提供通道空间，用以供气体/空气在真空下从第二体积54的不同区域朝向真空端口56抽吸。经由真空端口56施加真空会趋于由于环境过压而使得第二真空阻挡件52塌陷并且使得第一体积41和第二体积54内部的组件敷层加压。第二通气器58可用于在第二真空阻挡件52上提供结构限制并且防止第二真空阻挡件52在树脂注入期间封闭用于使逸出气体/空气离开第二体积54的出口通道。
一个或多个加热毯46或其他合适的加热装置可设置在第二真空阻挡件52和第一真空阻挡件40之间的第二体积54内部。在此种配置中，第一真空阻挡件40可基本上防止树脂16和加热毯46之间的直接接触。例如，加热毯46可设置在第二通气器58和第一真空阻挡件40之间。
设备30还可包括丝束60，其可经由合适的粘合剂附接至部件34。在一些实施例中，丝束60可经由胶带62(以下称为“蓝色胶带62”)固定至部件34，该胶带适于承受与树脂注入工艺相关联的温度。此种胶带62可以是由AIRTECH在商品名FLASHBREAKER 1下售卖的类型的蓝色复合粘结胶带。丝束60可包括由玻璃或碳制成的未加捻长丝束。丝束60可防止或抑制树脂16过远地扩散超出注入区域32。丝束60可具有多种功能。例如，丝束60的小厚度可并不显著地干涉加热器毯46或者敷层的其他组件，然而其可在真空端口44和注入区域32之间提供路径，以允许空气从注入区域32排空。丝束60的另一功能可在于，借助在丝束之间产生的小细管，可防止树脂16从注入区域32流出并朝向真空端口44。
图8B是图8A的复合部件34的示例性注入区域32的显微图，该注入区域包括导引孔63以允许树脂16注入到部件34内部。如上所述，当空隙位于部件34的表面之下并且并不与部件34的表面流体连通时，可使用一个或多个导引孔63。在将树脂16注入到注入区域32中之后，孔63可充满树脂16并且这样变为经修复复合部件34的一部分。在一些实施例中，孔63可以至少部分地填充有所要浸渍以树脂16的复合材料的一个或多个组分(例如，结构纤维、填料)。如上所述，此种组分可例如包括石英玻璃、e玻璃和/或碳纤维、碳黑、碳纳米管和/或石墨。
图9A示出了设备30的一部分的示意图，示出了真空端口44连接至真空源(例如，真空泵)。例如，真空端口44可经由可能由尼龙制成的管64连接至真空源。真空端口44的位置应足够远地远离树脂保持/释放装置14，以防止树脂16进入真空端口44并且到达真空源。而且，鉴于上述预防措施，树脂16经由真空端口44到达真空源的可能性可能相对较低。然而，作为附加的预防措施，可选的树脂捕获器66可与尼龙管64齐平地连接，以防止进入真空端口44的树脂16到达真空源。树脂捕获器66可配置成一旦特定量的树脂16已积聚在树脂捕获器66中就阻挡真空端口44和真空源之间的通道。第二真空端口56可联接至与第一真空端口44相同或不同的真空源。
图9B示出了设备30的一部分的另一示意图，示出了真空端口44连接至真空源。再者，真空端口44可经由可能由尼龙、铜或PTFE制成的管64连接至真空源。代替树脂捕获器66，一捆玻璃丝束68可设置在尼龙管64内部，以在其中一些树脂16进入真空端口44的情形下基本上防止树脂16进入真空源。
图10A和10B是分配网48的示例性实施例的照片。如上所述，分配网48可有助于树脂16在树脂注入期间扩散到整个注入区域32上。分配网48可配置成网并且可由尼龙制成。图10B示出了分配网48的放大照片，示出了大部分分配网48可以是开口区域，树脂16可在树脂注入期间流动通过该开口区域。
图11A和11B是释放介质38的示例性实施例的照片。如上所述，释放介质38可包括内聚成形塑料，其并不容易地粘附至其他聚合物。例如，释放介质38可包括由AIRTECH在商品名RELEASE下售卖的类型的PTFE涂覆玻璃纤维织物。图11B示出了释放介质38的放大照片，示出了多个开口，树脂16可在树脂注入工艺期间渗透通过这些开口。
图12是另一示例性设备30的示意图，该设备用于通过树脂注入将树脂16注入到包括纤维增强结构的部件34的区域32中。图12的设备30包括之前已在上文图示和描述的元件，因此不重复进行这种描述。在图12中，注入区域32可以集成至部件34。例如，注入区域32可以包括在制造期间未完全由树脂浸渍的干纤维的区域，或者部件34的受损区域。
图12还示出了树脂保持/释放装置14且由此其中一定量的树脂16可从部件34的注入区域32横向偏离。因此，分配网48可以横向地延伸以形成树脂保持/释放装置14与注入区域32之间的树脂路径的至少一部分。例如，分配网48可以横向地延伸以覆盖注入区域32，但也可设置在树脂保持/释放装置14下方，使得可以经由分配网48将渗透通过第二薄片20的树脂16引导至注入区域32。在一些应用中，树脂保持/释放装置14从注入区域32横向偏离可以有利于在注入区域32上提供期望的表面光洁度。例如，在注入区域32正上方的组件敷层可相对扁平和/或平滑，且因此可降低敷层中具有褶皱的风险，这些褶皱会不利地影响表面光洁度。
第一真空端口44可以在与一定量的树脂16从注入区域32偏离的方向相反的横向方向上从部件34的注入区域32横向偏离。例如，在图12中，树脂16被示作定位在注入区域32右侧，且第一真空端口44被示作定位在注入区域32左侧。第一真空端口44和树脂保持/释放装置14的相对位置还可有利于树脂16从树脂保持/释放装置14的区域流至注入区域32。例如，第一体积41经由第一真空端口44的排空可致使第一真空阻挡件40塌陷、压缩树脂保持/释放装置14的区域并且促进树脂16渗透通过第二薄片20。第一体积41经由第一真空端口44的排空还可有助于将树脂16从树脂保持/释放装置14的区域横向地朝向第一真空端口44抽吸并且由此朝向注入区域32抽吸，该注入区域设置在树脂保持/释放装置14的区域和第一真空端口44之间。
如图12中所示，加热毯46可定位成将热量施加至注入区域32和树脂保持/释放装置14的区域两者。因此，加热毯46可覆盖注入区域32和树脂保持/释放装置14的区域两者，并且还在注入区域32和树脂保持/释放装置14的区域之间延伸，使得树脂16可在流动时遵循的路径也可被加热。
图13是另一示例性设备30的示意图，该设备用于通过树脂注入将树脂注入到包括纤维增强结构的部件34的区域32中。图13的设备30包括之前已在上文图示和描述的元件，因此不重复进行这种描述。在图13中，注入区域32可以集成至部件34。例如，注入区域32可以包括嵌接区域，该嵌接区域填充有待由树脂16注入的干纤维或织物。例如，注入区域32的嵌接区域可以至少部分地填充有待由树脂16注入的干碳织物层片。注入区域32可包括部件34的经去除受损部分(例如，已物理地去除的高孔隙水平)，该部件在树脂注入之前已被加工为具有嵌接配置并且填充有干纤维或织物和/或复合材料的其他组分。在一些情况中，可期望将膜粘合剂用在注入区域32中并且设置在复合材料组分和部件34之间。例如，此种膜粘合剂的使用可将干纤维或织物粘合地粘结至部件34，并且还可在树脂16的固化之后导致结构上更强的经修复注入区域32。使用这里所公开的各种设备30、80以及方法100还可允许在将树脂16注入到注入区域32之前排出粘合剂中的气体(即，去除空气或挥发物)。可适用于一些应用的膜粘合剂的示例可以是由CYTEC ENGINEERED MATERIALS售卖的300-2粘合剂系统。
注入区域32可延伸通过部件34并且由此第三真空阻挡件70可设置在部件34的相对侧上并且经由密封构件42基本上密封至部件34。第三真空阻挡件可以是与第一真空阻挡件40和/或第二真空阻挡件52相同的类型。第三真空阻挡件70可基本上防止或抑制空气进入第一体积41，同时第一体积41经由第一真空端口44排空。因此，第一真空阻挡件40和第三真空阻挡件70可协配以限定第一体积41。
图14是另一示例性设备30的示意图，该示例性设备30用于通过树脂注入将树脂注入到包括纤维增强结构的部件34的区域32中。图14的设备30包括之前已在上文图示和描述的元件，因此不重复进行这种描述。在图14中，注入区域32可以集成至部件34。例如，注入区域32可以包括双面嵌接区域，该双面嵌接区域填充有待由树脂16注入的干纤维或织物。例如，注入区域32可以至少部分地填充有待由树脂16注入的干碳织物层片。注入区域32可以包括部件34的受损部分，该受损部分已经从部件34上去除并且在树脂注入之前被加工为具有双面嵌接配置。
图15是另一示例性设备30的示意图，该示例性设备30用于通过树脂注入将树脂16注入到包括纤维增强结构的部件34的区域32中。图15的设备30包括之前已在上文图示和描述的元件，因此不重复进行这种描述。图15示出了在本文所公开的各种实施例中多个加热毯46A、46B可以用于向部件34和/或树脂16提供热量。例如，一个或多个第一加热毯46A可以设置在注入区域32(和部件34)的一侧上，并且一个或多个第二加热毯46B可以设置在注入区域32(和部件34)的另一(例如，相对)侧上。可以基于树脂注入的特定加热要求来选择加热毯46A、46B的数量和位置。加热毯46A、46B的数量和位置也可以取决于注入区域32的、部件34的、和/或树脂保持/释放装置14的类型、形状以及大小中的一个或多个。例如，第一加热毯46A可以设置在至少部分地由第一真空阻挡件40和第三真空阻挡件70限定的第一体积41中，并且第二加热毯46B可以设置在至少部分地由第一真空阻挡件40和第二真空阻挡件52限定的第二体积54中。在一些实施例中，第一加热毯46A和第二加热毯46B可以独立于彼此进行控制。
图16是用于将树脂注入到区域32中的另一示例性设备30的示意图。图16的设备30包括之前已在上文图示和描述的元件，因此不重复进行这种描述。在本文公开的各种实施例中，区域32可以包括一个或多个孔，该一个或多个孔至少部分地填充有待由树脂16注入的复合材料的一种或多种组分，如上所述。例如，注入区域32中的孔可以包含干燥且相对较短的纤维。
基于本文所公开的设备30的示例，应理解，在各种实施例中，无论树脂保持/释放装置14是否从注入区域32横向偏离，都可以实现将树脂注入到各种类型的区域32(例如，干纤维、嵌接区域、双面嵌接区域以及填充有短纤维的孔等)中。
图17是根据另一实施例的用于通过使用树脂保持/释放装置14将树脂16注入到包括复合材料的部件34的区域32中的示例性设备80的示意图。图16的设备80包括之前已在上文关于设备30图示和描述的元件，因此不重复进行这种描述。相似的附图标记用于表示相似的元件。如上文所提到的，第一薄片18和第二薄片20可以保持(例如完全地或部分地封闭)一定量的树脂16。在设备80中，第一薄片18和第二薄片20可以不附接或者密封至彼此。然而，第一薄片18和相对的第二薄片20仍可以至少部分地封闭一定量的树脂16。第一薄片18和第二薄片20可以是相同的类型并且具有如上所述的相同的性质。
第一薄片18也可以用作上文关于设备30所描述的第一(例如，内部)真空阻挡件40和第一通气器50，并且可以经由密封构件42与部件34大体上密封地接合。因此，第一薄片18可以限定第一体积41的至少一部分。然而，如上所述，第一薄片18可以作为设备30的第一真空阻挡件40而并非气体不可渗透的。设备80可以包括第二(例如，外部)真空阻挡件52，该第二真空阻挡件52可以如上文关于设备30所描述的那样进行配置和发挥作用并且限定第二体积54。由于第一薄片18可以是气体可渗透的，所以第一体积41和第二体积54可以允许通过第一薄片18在彼此之间进行气体连通。
如上文所解释的，第二薄片20可以是气体可渗透的，并且当树脂16的粘度在阈值以下时且可选地当树脂16的温度已经达到阈值温度时第二薄片20也可以是树脂可渗透的。相应地，第二薄片20可以形成树脂16与注入区域32之间的树脂路径的至少一部分。第二薄片20可以经由蓝色胶带62附接至加热毯46。加热毯46可以设置在第一体积41内部。例如，加热毯46可以设置在树脂保持/释放装置14的区域与注入区域32之间。在一些实施例中，加热毯46可以设置在树脂保持/释放装置14的第二薄片20与注入区域32之间。加热毯46可以配置为向树脂16以及也向注入区域32施加热量。加热毯46可以包括一个或多个注入孔82(下文称为“注入孔82”)，该一个或多个注入孔82延伸通过加热毯46并且形成树脂16与注入区域32之间的注入路径的至少一部分。因此，当树脂16的粘度处于或者低于渗透第二薄片20所需要的阈值时，树脂16可以经由注入孔8通过加热毯46流向注入区域32。分配网48可以有助于树脂16扩散到整个注入区域32上。注入区域32可以是之前在上文解释的类型中的任何一种。设备80还可以包括一个或多个附加通气器84，该一个或多个附加通气器84可以在第一体积41经由第一真空端口44被排空时防止第一薄片18挡住第一真空端口44。
图18是设备80的树脂保持/释放装置14的第二薄片20的放大示意图。第二薄片20可以经由蓝色胶带62附接至加热器毯46。第二薄片20可以设置为使得第二层20B(例如，PTFE薄膜)面对树脂16。可替代地，第二薄片20可以设置为使得第一层20A面对树脂16。第一薄片18可以设置为使得第二层18B(例如，PTFE薄膜)面对树脂16。可替代地，第一薄片18可以设置为使得第一层18A面对树脂16。
图19是另一示例性设备80的示意图，该示例性设备80用于通过树脂注入将树脂16注入到包括纤维增强结构的部件34的区域32中。图19的设备80包括之前已在上文图示和描述的元件，因此不重复进行这种描述。在图19中，注入区域32可以集成至部件34。例如，注入区域32可以包括在制造期间未完全由树脂浸渍的干纤维的区域，或者部件34的经去除的受损区域。
图19还示出了树脂保持/释放装置14的一定量的树脂16可以从部件34的注入区域32横向偏离。相应地，分配网48可以横向地延伸以形成树脂保持/释放装置14与注入区域32之间的树脂路径的至少一部分。例如，分配网48可以横向地延伸以覆盖注入区域32，但也可设置在树脂保持/释放装置14下方，使得可以经由分配网48将渗透通过第二薄片20的树脂16引导至注入区域32。在一些应用中，树脂16从注入区域32横向偏离可以有利于在注入区域32上提供期望的表面光洁度，如之前在上文解释的。设备80可以包括多个加热毯46A、46B以向不同的区域施加热量。例如，加热毯46A可以定位成向注入区域32施加热量，并且加热毯46B可以定位成向树脂16施加热量。注入孔82可以设置在加热毯46B中。
图20是用于通过使用树脂保持/释放装置14将树脂16注入到复合部件34的注入区域32中的另一示例性设备80的示意图。图20的设备80包括之前已在上文图示和描述的元件，因此不重复进行这种描述。在图20中，注入区域32可以集成至部件34。例如，注入区域32可以包括嵌接区域，该嵌接区域填充有待由树脂16注入的干纤维或织物。
图21是用于通过使用树脂保持/释放装置14将树脂16注入到复合部件34的注入区域32中的另一示例性设备80的示意图。图21的设备80包括之前已在上文图示和描述的元件，因此不重复进行这种描述。在图20中，注入区域32可以包括嵌接区域，该嵌接区域填充有待由树脂16注入的干纤维或织物。图21还示出了树脂保持/释放装置14的一定量的树脂16可以从部件34的注入区域32横向偏离，如之前在上文解释的。设备80可以包括多个加热毯46A、46B以向不同的区域施加热量。例如，加热毯46A可以定位成向注入区域32施加热量，并且加热毯46B可以定位成向树脂16施加热量。注入孔82可以设置在加热毯46B中。
图22是用于通过使用树脂保持/释放装置14将树脂16注入到复合部件34的注入区域32中的另一示例性设备80的示意图。图22的设备80包括之前已在上文图示和描述的元件，因此不重复进行这种描述。在图22中，注入区域32可以包括双面嵌接区域，该双面嵌接区域填充有待由树脂16注入的干纤维或织物。例如，注入区域32可以至少部分地填充有待由树脂16注入的干碳织物层片。注入区域32可以包括部件34的受损部分，该受损部分在树脂注入之前已被加工为具有双面嵌接配置。一个或多个第一加热毯46A可以设置在注入区域32的一侧上，并且一个或多个第二加热毯46B可以设置在注入区域32的另一(例如，相对)侧上。可以基于树脂注入的特定加热要求来选择加热毯46A、46B的数量和位置。加热毯46A、46B的数量和位置也可以取决于注入区域32的、部件34的、和/或树脂保持/释放装置14的类型、形状以及大小中的一个或多个。例如，第一加热毯46A可以设置在至少部分地由第一真空阻挡件40和第三真空阻挡件70限定的第一体积41中，并且第二加热毯46B可以设置在树脂保持/释放装置14与注入区域32之间的第一体积41中。
图23是用于通过使用树脂保持/释放装置14将树脂注入到复合部件34的注入区域32中的另一示例性设备80的示意图。图23的设备80包括之前已在上文图示和描述的元件，因此不重复进行这种描述。在图23中，注入区域32可以包括双面嵌接区域，该双面嵌接区域填充有待由树脂16注入的干纤维或织物。树脂保持/释放装置14的一定量的树脂16可以从部件34的注入区域32横向偏离，如之前在上文解释的。设备80可以包括多个加热毯46A、46B、46C以向不同的区域施加热量。例如，加热毯46A可以定位成向注入区域32施加热量，并且加热毯46B可以定位成向树脂16施加热量。加热毯46C可以定位在注入区域32的与加热毯46A相对的一侧上，并且可以配置为向注入区域32施加热量。注入孔82可以设置在加热毯46B中。合适的脱模膜86可以设置在注入区域32与加热毯46C之间。脱模膜86可以包括如上文所描述的基本上树脂不可渗透的合适的脱模剂。
图24是用于通过使用树脂保持/释放装置14将树脂注入到复合部件34的注入区域32中的另一示例性设备80的示意图。图24的设备80包括之前已在上文图示和描述的元件，因此不重复进行这种描述。在本文描述的各种实施例中，区域32可以包括一个或多个孔，该一个或多个孔至少部分地填充有复合材料的一个或多个组分，诸如干燥且相对较短的纤维，如上所述。
图25是用于通过使用树脂保持/释放装置14将树脂注入到复合部件34的注入区域32中的另一示例性设备的示意图。图25的设备80包括之前已在上文图示和描述的元件，因此不重复进行这种描述。在图25中，注入区域32可以包括一个或多个孔，该一个或多个孔至少部分地填充有复合材料的一个或多个组分，诸如待由树脂16注入的干燥且相对较短的纤维。树脂保持/释放装置14的一定量的树脂16可以从部件34的注入区域32横向偏离，如之前在上文解释的。设备80可以包括多个加热毯46A、46B以向不同的区域施加热量。例如，加热毯46A可以定位成向注入区域32施加热量，并且加热毯46B可以定位成向树脂16施加热量。注入孔82可以设置在加热毯46B中。
基于本文所公开的设备30和80的示例，应理解，在各种实施例中，无论树脂保持/释放装置14是否从注入区域32横向偏离，都可以实现将树脂注入到各种类型的区域32(例如，干纤维、嵌接区域、双面嵌接区域以及填充有短纤维或其他复合材料组分的孔)中。设备30、80的一个实施例的一个或多个方面可以与设备30、80的另一实施例的一个或多个方面进行组合。
取决于注入区域32的大小以及还取决于注入区域是否延伸通过部件34，例如除了如在图13-16、图24和图25中示出的第三真空阻挡件70之外，在部件34的相对侧上可能还需要一些支架。在一些实施例中，可以在第三真空阻挡件70与注入区域32之间设置相对坚硬的支架(例如，板)以及合适的脱模剂，以便为注入区域32中的材料提供支撑并且当经由真空端口44施加真空时还能防止第三真空阻挡件70在注入区域32中被抽吸。
图26是用于将树脂16注入到复合部件34的注入区域32中的另一示例性设备80的示意图，其中设备80包括单个真空端口56。在图17以及图19-26中所示的其中第一薄片18是气体可渗透的实施例中，在一些应用中，省略真空端口44、56中的一个从而仅仅使用真空端口44、56中的一个可能是足够的。
图27是用于制造或修复纤维增强复合材料的示例性方法100的流程图。方法100或其一部分可以通过使用树脂保持/释放装置14来执行。方法100或其一部分可以通过使用上文所描述的设备30、80来执行。例如，方法100可以用于通过使用树脂保持/释放装置14来制造或修复纤维增强复合材料，其中树脂保持/释放装置14包括第一薄片18和相对的第二薄片20，第一薄片18和相对的第二薄片20至少部分地封闭一定量的树脂16，该一定量的树脂16具有取决于温度的粘度。方法100可以包括：通过使气体渗透通过树脂保持/释放装置14的第一薄片18和第二薄片20来从封闭注入区域32的基本上密封的第一体积41中排空气体(见框102)；(例如，使用加热器毯46)向树脂保持/释放装置14内部的树脂16施加热量以便使得至少一些树脂16的粘度达到阈值粘度(见框104)；以及通过引导已经达到阈值粘度的树脂16渗透穿过第二薄片20并且从树脂保持/释放装置14流到注入区域32来将树脂16注入到部件34的注入区域32中。
可以在方法100的任何部分期间或者在方法100的整体期间执行气体的排空。在一些实施例中，第一体积41内部的真空的大小可以是相对于大气的约3毫巴的剩余压力。气体渗透通过第一薄片18可以基本上发生在第一薄片18的整个表面上，包括第一薄片18的可以与树脂16接触的部分。因此，第一薄片18的使用可以允许直接通过第一薄片18从树脂16排空气体。例如，在一些实施例中，可以在将树脂16注入到注入区域32中之前和/或期间执行气体的排空。在一些实施例中，可以在将树脂注入到注入区域中之后执行气体的排空。
在方法100的一些实施例中，树脂保持/释放装置14的一定量的树脂16可以从部件34的注入区域32横向偏离，并且方法100可以包括朝向注入区域32引导树脂16。可替代地，树脂保持/释放装置14的一定量的树脂16可以设置在注入区域32旁边，使得树脂16与注入区域32之间的树脂路径可相对较短。
朝向注入区域32引导树脂16可以通过分配网38来实现。树脂16从树脂保持/释放装置14的区域的流动可以至少部分地由大气压(～1巴)与第一体积41内部的约3毫巴的剩余压力之间的压力差来驱动，并且当树脂保持/释放装置14设置在注入区域32上方时，还由重力来驱动。树脂16的流动也可以至少部分地通过在树脂16上施加力来驱动。力的此种施加可以促进已经达到阈值粘度的树脂16渗透通过第二薄片20并且流向注入区域32。该力的施加可以通过如下方式来实现：排空第一体积41和/或第二体积54，并且使第一真空阻挡件40和/或第二真空阻挡件52塌陷到树脂保持/释放装置14上(见图8A)，如上文所解释的。例如，方法100可以包括：从阻挡件52所限定的第二体积54排空气体，阻挡件52基本上密封至部件34并且封闭第一体积41。
方法100还可以包括：向部件34的注入区域32施加热量(例如，图15和图23中的加热毯46A、46B)。在一些实施例中，可以从部件34的第一侧以及从部件34的相对第二侧来施加热量。在一些实施例中(例如，见图17和图19-25)，方法100可以包括：引导已经达到阈值粘度的树脂16渗透通过加热器毯46B中的孔82并且从树脂保持/释放装置14流向注入区域32。
方法100可以包括：使用如本文所描述的并且可以包括单组分液态环氧树脂的树脂16。在一些实施例中，可以使树脂16开始渗透第二薄片20的阈值粘度可以为大约50厘泊。
方法100可以用于将树脂16注入到各种类型的注入区域32中。例如，如上所述，注入区域32可以包括一个或多个干织物、嵌接区域、其中具有干纤维的孔、干织物层片以及双面嵌接区域。
在本文所公开的设备30、80以及方法100中使用树脂保持/释放装置14可以降低由于根据本公开所制造或修复的纤维增强复合材料中的被封气体(例如，空气)而获得孔隙的风险。
上文的描述仅仅是用来例示，并且相关领域的技术人员将意识到，在不背离所公开的发明的范围的情况下，可以对所描述的实施例作出改变。例如，本文所描述的流程图和附图中的框和/或操作仅仅是用于示例的目的。在不背离本公开的教导的情况下，这些框和/或操作可以存在许多变型。例如，框可以按照不同的顺序来执行，或框可以进行添加、删除或修改。在不背离权利要求书的主题的情况下，可以采用其他特定形式来实施本公开。而且，相关领域的技术人员应理解，尽管本文所公开和示出的系统、装置以及组件可以包括特定数量的元件/组件，但所述系统、装置以及组件可以进行修改以包括附加的或者更少的这种元件/组件。本公开也意在涵盖和包含在技术上的所有适当改变。根据对本公开的回顾，落入本发明的范围内的修改将对于本领域的技术人员而言是显而易见的，并且这些修改意在落入所附权利要求书内。而且，权利要求书的范围不应受到在示例中陈述的优选实施例的限制，而是应该给予与整体的说明书一致的最宽泛的解释。

Claims (20)

1.一种用于在制造或修复纤维增强复合材料的树脂注入工艺期间保持和控制树脂的释放的装置，所述树脂保持/释放装置包括：
一定量的树脂，所述一定量的树脂具有取决于温度的粘度；以及
第一薄片和相对的第二薄片，所述第一薄片和所述相对的第二薄片至少部分地封闭所述一定量的树脂，所述第一薄片和所述第二薄片是气体可渗透的，当所述树脂的所述粘度在阈值粘度以上时所述第二薄片是基本上树脂不可渗透的，而当所述树脂的所述粘度在所述阈值粘度以下时所述第二薄片是树脂可渗透的。
2.根据权利要求1所述的装置，其中当所述树脂的所述粘度在所述阈值粘度以下时，所述第一薄片是基本上树脂不可渗透的。
3.根据权利要求1和2中任一项所述的装置，其中所述第一薄片包括多个孔，所述多个孔的尺寸设定为允许气体通过所述第一薄片并且当所述树脂的所述粘度在所述阈值粘度以下时阻止所述树脂通过所述第一薄片。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中所述第二薄片包括多个孔，所述多个孔的尺寸设定为允许气体通过所述第二薄片并且当所述树脂的所述粘度在所述阈值粘度以下时允许所述树脂通过所述第二薄片。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其中所述第一薄片和所述第二薄片中的至少一个包括第一层和第二层，所述第一层包括机织织物，所述第二层包括多孔聚四氟乙烯(PTFE)薄膜。
6.根据权利要求5所述的装置，其中所述第一层的所述PTFE薄膜面对所述树脂。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其中所述第一薄片和所述第二薄片至少部分地彼此密封。
8.根据权利要求1所述的装置，其中当所述树脂的所述粘度在所述阈值粘度以下时，所述第一薄片是树脂可渗透的。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的装置，其中所述树脂包括单组分液态环氧树脂。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的装置，其中所述阈值粘度为大约50厘泊。
11.一种用于制造或修复纤维增强复合材料的设备，所述设备包括：
真空阻挡件，所述真空阻挡件配置为覆盖包括复合材料的组分的注入区域并限定包括所述注入区域的基本上密封的体积；
真空端口，所述真空端口用于与所述体积流体连通；
用于保持和控制树脂的释放的装置，所述装置设置在所述体积内部并且包括：
一定量的树脂，所述一定量的树脂具有取决于温度的粘度；以及
第一薄片和相对的第二薄片，所述第一薄片和所述相对的第二薄片至少部分地封闭所述一定量的树脂，所述第一薄片和所述第二薄片是气体可渗透的，当所述树脂的所述粘度在阈值粘度以上时所述第二薄片是基本上树脂不可渗透的，而当所述树脂的所述粘度在所述阈值粘度以下时所述第二薄片是树脂可渗透的，所述树脂保持/释放装置的所述第二薄片形成所述树脂与所述注入区域之间的注入路径的至少一部分；以及
加热器，所述加热器配置为向所述树脂施加热量。
12.根据权利要求11所述的设备，其中所述一定量的树脂从所述注入区域横向偏离。
13.根据权利要求12所述的设备，其中所述真空端口在与所述一定量的树脂从所述注入区域横向偏离的方向相反的横向方向上从所述注入区域横向偏离。
14.根据权利要求11所述的设备，其中所述一定量的树脂设置在所述注入区域旁边。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的设备，其包括树脂分配网，所述树脂分配网形成所述树脂与所述注入区域之间的所述注入路径的一部分。
16.根据权利要求15所述的设备，其包括释放介质，所述释放介质设置在所述树脂保持/释放装置与所述分配网之间。
17.根据权利要求11至15中任一项所述的设备，其包括释放介质，所述释放介质设置在所述树脂保持/释放装置与所述注入区域之间。
18.根据权利要求11至17中任一项所述的设备，其中所述加热器包括加热毯，所述加热毯覆盖所述树脂保持/释放装置的至少一部分以及所述注入区域的至少一部分。
19.根据权利要求11至17中任一项所述的设备，其中所述加热器包括加热毯，所述加热毯设置在所述树脂保持/释放装置与所述注入区域之间。
20.根据权利要求19所述的设备，其中所述加热毯包括穿过其中的注入孔，所述注入孔形成所述注入路径的至少一部分。
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