CN109982464B - 在心轴上具有垫板的感应加热单元及其使用方法 - Google Patents

在心轴上具有垫板的感应加热单元及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本申请提供了在心轴上具有垫板的感应加热单元及其使用方法。本文公开了感应加热单元和使用这些单元进行加工的方法。感应加热单元可用于加工(例如，固结和/或固化)具有非平坦部分的复合铺层。感应加热单元包括垫板，其配置为设置在该非平坦部分上并与该非平坦部分相符。此外，单元包括心轴，其配置为设置在垫板上并迫使垫板抵靠部件的表面。与心轴的CTE相比，垫板的CTE可以更接近复合叠层的CTE。因此，在温度波动的驱动下，垫板将复合叠层与心轴的尺寸变化隔离开来。同时，垫板可与心轴的表面相符，这可以用于限定形状并将压力传递到非平坦部分。

Description

在心轴上具有垫板的感应加热单元及其使用方法
技术领域
本发明涉及在心轴上具有垫板的感应加热单元及其使用方法。
背景技术
加工具有复杂形状的部件可能具有挑战性。例如，施加均匀的压力来固结和成形具有非平坦部分的加工部件可能需要在不同方向上施加力。特殊形状的心轴可用于这些表面上的紧密角落和其他难以到达的位置。然而，心轴和加工部件通常具有非常不同的热膨胀系数(CTE)。CTE不匹配使加热-冷却循环期间的加工复杂化。此外，均匀加热具有复杂形状的部件可能很困难。
发明内容
本文公开了感应加热单元和使用这些单元进行加工的方法。感应加热单元可用于加工(例如，固结和/或固化)具有非平坦部分的复合叠层。感应加热单元包括垫板，其配置为设置在该非平坦部分上并适应(顺应，conform)该非平坦部分。此外，所述单元包括心轴，其配置为设置在所述垫板上并迫使所述垫板抵靠所述部件的表面。与心轴的CTE相比，垫板的CTE可以更接近复合叠层的CTE。因此，在温度波动的驱动下，垫板将复合叠层与心轴的尺寸变化隔离开来。同时，垫板可与心轴的表面相符，这可以用于限定形状并将压力传递到非平坦部分。
提供了一种方法，其可用于由复合叠层形成具有复杂表面几何形状的复合部件。该方法包括将复合叠层设置在模具上的步骤。复合叠层包括平坦部分和非平坦部分，非平坦部分在远离模具的方向上延伸离开平坦部分。在一些实例中，该方向垂直于平坦部分的表面。
该方法还包括将垫板设置在复合叠层的非平坦部分上的步骤。在此之后或在后续操作之后，将垫板配置成与非平坦部分的表面相符。该方法包括将心轴设置在垫板上的步骤，使得垫板设置在心轴和非平坦部分之间。垫板的热膨胀系数(CTE)与复合叠层的CTE之间的差异小于心轴的CTE与垫板的CTE之间的差异。换句话说，与心轴的CTE相比，垫板的CTE更接近复合叠层的CTE。垫板将心轴与复合部件物理隔离，并允许心轴在热循环期间膨胀和收缩，而不会干扰复合叠层。复合叠层也膨胀和收缩，但小于心轴。
该方法包括将囊状物设置在心轴上以及复合叠层的平坦部分上的步骤。该方法还包括使用感应加热器加热复合叠层的步骤。此外，该方法包括使用囊状物将压力施加到心轴和复合叠层的平坦部分上的步骤。
在一些实例中，使用感应加热器加热复合叠层的步骤包括感应加热垫板的步骤。使用由感应加热器产生的磁场加热垫板。垫板的加热提供了复合叠层的非平坦部分的局部加热，该复合叠层的非平坦部分热连接到垫板但可以进一步远离感应加热器的加热组件，例如感受器(susceptor)。在一些实例中，垫板直接接合复合叠层的非平坦部分。
在一些实例中，使用感应加热器加热复合叠层的步骤包括感应加热感应加热器的感受器的步骤。使用由感应加热器产生的磁场加热感受器。可以使用相同的磁场来加热垫板。复合叠层例如设置在感受器和垫板之间，其两者都被加热，然后将热量从不同侧面传递到复合叠层。复合叠层可以至少部分地透过由感应加热器产生的磁场。如果在复合叠层的另一侧产生磁场，这允许磁场到达垫板。在一些实例中，复合叠层可以至少部分地受到磁场的影响，这允许直接加热复合叠层。直接加热可与来自垫板和/或感受器的热传递一起进行。
在一些实例中，加热复合叠层的步骤和使用囊状物施加压力的步骤在时间上重叠。例如，可以将额外的气体输送到囊状物中。在相同或其他实例中，可以例如通过改变两个模具之间的空间来减小囊状物的体积。
在一些实例中，心轴包括一个或多个热膨胀槽(thermal expansion slot)。在加热复合叠层的步骤期间，热膨胀槽改变它们的宽度。垫板在至少一个热膨胀槽上延伸。换句话说，垫板桥接至少一个热膨胀槽并允许心轴的边缘(形成槽)相对于彼此移动而不干扰复合叠层，或者更具体地，不干扰复合叠层的非平坦部分。
在一些实例中，垫板是连续的片材，其基本上在心轴的整个长度以及在热膨胀槽上延伸，或者更具体地，在所有热膨胀槽上延伸。换句话说，相同的单个垫板可以覆盖所有的热膨胀槽。垫板的添加最小化并且在一些实例中完全消除心轴和复合叠层之间的任何直接物理接触。因此，心轴不直接接合复合叠层，并且可以以比复合叠层更高的速率膨胀和收缩，而不会产生剪切力并干扰复合叠层。此外，垫板可为非平坦部分提供额外的局部特征。
在一些实例中，心轴包括铝。在相同或其他实例中，垫板由包含铁的合金形成。该合金可进一步包含镍。当存在时，合金中镍的浓度在约30原子％和约47原子％之间。在一些实例中，合金还包含钴。合金中镍的浓度可以在约20原子％和约40原子％之间，且同一合金中钴的浓度在约10原子％和约20原子％之间。这些材料组合物提供的CTE值更接近复合叠层而不是心轴。此外，在一些实例中，这些材料能够与由感应加热器产生的磁场相互作用并且提供复合叠层的非平坦部分的局部加热。
在一些实例中，垫板的厚度在约0.3毫米和0.7毫米之间。该厚度允许垫板符合心轴的形状。同时，垫板能够支撑来自在热膨胀槽区域中的复合叠层的压力，使得垫板不会变形到心轴的热膨胀槽中。此外，当垫板暴露于由感应加热器产生的磁场时，该厚度提供了垫板的感应加热。在一些实例中，垫板具有非平面形状，例如，符合心轴表面的形状。
在一些实例中，加热复合叠层的步骤和使用囊状物施加压力的步骤将复合叠层形成为复合部件。复合部件的一些实例包括包含加强件的翼组件、飞行控制面和机身门。
还提供了一种用于加工(例如，固结和/或固结)复合叠层的感应加热单元。复合叠层包括平坦部分和延伸离开平坦部分的非平坦部分。感应加热单元包括模具、感应加热器、垫板、心轴和囊状物。模具配置为接收复合叠层。感应加热器配置为感应加热复合叠层。垫板配置为设置在复合叠层的非平坦部分上并与其相符，并将压力从心轴传递到复合叠层。心轴配置为设置在垫板上。垫板的CTE与复合叠层的CTE之间的差异小于心轴的CTE与垫板的CTE之间的差异。垫板位于复合叠层和心轴之间，并且物理隔离复合叠层和心轴。垫板允许心轴具有比复合叠层的热膨胀和收缩大得多的热膨胀和收缩，而不会对复合叠层的表面施加主剪切力并且可能使表面起皱。囊状物配置为设置在心轴和复合叠层的平坦部分上。
在一些实例中，垫板易受由感应加热器产生的磁场的影响。垫板配置为产生热量并间接加热复合叠层的非平坦部分。在一些实例中，感应加热器包括用于产生热量并加热复合叠层的感受器。
在一些实例中，心轴包括热膨胀槽。配置热膨胀槽改变加热复合叠层的步骤的宽度。垫板在至少一个热膨胀槽上延伸。垫板可以是连续的片材，其基本上在心轴的整个长度上并且在所有热膨胀槽上延伸。
在一些实例中，心轴包括铝。垫板由包含铁的合金形成。合金可进一步包含镍。在一些实例中，合金中的镍的浓度在约30原子％和约47原子％之间。该合金还包含钴。合金中镍的浓度可以在约20原子％和约40原子％之间，且合金中钴的浓度可在约10原子％和约20原子％之间。
在一些实例中，垫板具有在约0.3毫米和0.7毫米之间的厚度。垫板可具有非平面形状。
附图说明
图1A和图1B示出了根据一些实施例的感应加热单元的截面图。
图2A-图2C示出了根据一些实施例的具有和不具有垫板的心轴的透视图。
图3是根据一些实施例的操作感应加热单元的方法的工艺流程图，例如，以形成复合部件。
图4A-图4F示出了在形成复合部件的方法的各个阶段的感应加热单元。
图5示出了根据一些实施例的航空器制造和服务方法的实例的流程图。
图6示出了根据一些实施例的航空器的实例的框图。
具体实施方式
在以下描述中，阐述了许多具体细节以便提供对所呈现概念的透彻理解。可以在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下实践所呈现的概念。在其他情况下，没有详细描述公知的处理操作，以免不必要地模糊所描述的概念。虽然将结合具体实例描述一些概念，但是应该理解，这些实例并非旨在进行限制。
概述
复合材料，例如纤维增强树脂，在各种应用中变得越来越流行，例如航空器、汽车等。这些材料具有高强度-重量比或高刚度-重量比，以及所需的疲劳特性。在一些实例中，在制造期间，包含嵌入未固化的基质材料(例如，有机树脂)中的连续、编织和/或短切纤维的预浸料被堆叠。该堆叠，也可称为复合叠层，被放入用于处理的感应加热单元，其涉及加热和施加压力。本领域普通技术人员将理解，感应加热单元的各种其他应用也在本公开的范围内。为简单起见，将参考加工部件，并且实例涉及复合材料。
在一些实例中，复合叠层和由感应加热单元中的复合叠层形成的所得复合部件包括平坦部分和非平坦部分。出于本公开的目的，非平坦部分被定义为至少部分地在垂直于平坦部分的方向上延伸的部件。然而，其他实例可以是相对于平坦部分的任何形状或角度。具有复杂几何形状的部件的一个实例包括具有平坦部分的翼结构和远离这些平坦部分延伸的一个或多个加强件。
当在感应加热单元中处理复合叠层时，压力和热量均匀地施加到加工部件的所有部分，例如平坦部分和非平坦部分。在平坦部分上建立和保持压力和热均匀性是直接的。例如，可以使用压在表面上的囊状物施加压力。囊状物与平坦部分的表面建立均匀的接触。可以使用感应加热器或更具体地感应加热器的感受器来施加热量，感应加热器的感受器可以设置在距平坦部分的设定距离处。然而，施加到非平坦部分的压力和/或热量的均匀性更具挑战性。首先，由于非平坦部分的曲率和/或由于非平坦部分的表面相对于平坦部分的表面的不同取向，可以在不同方向上施加压力。囊状物可能不足够柔韧以容易地符合平坦部分的整个表面，并且可能导致施加压力的不均匀性。例如，由于囊状物有限的柔韧性和可拉伸性，囊状物可能无法到达非平面部件的紧密角落。心轴可用于适应非平坦部分的各种形状和表面以均衡压力。此外，由于非平坦部分的取向，非平坦部分的不同区域可以设置在距感应加热器不同的距离处。当使用心轴时，这些心轴可以用作散热器，这进一步使向复合叠层的非平坦部分的均匀热传递变得复杂。此外，心轴的CTE可能与复合叠层的CTE完全不同，这可能导致心轴和复合叠层的不同热膨胀和收缩以及在界面处的可能的高剪切力和复合叠层的起皱。
已经发现，在一个或多个心轴和复合叠层之间添加垫板解决了与形成具有复杂几何形状的复合部件相关的各种问题。垫板可以是具有两个光滑平行表面的金属、塑料或橡胶结构(例如，片材)。垫板也可以称为垫板板。可以为使用垫板的复合叠层和/或心轴定尺寸和成形垫板。具体地，在固化过程期间，垫板可以与叠层直接接触，以传递压力并在成品部件上提供光滑的表面。垫板可以接合复合叠层的非平坦部分，其中需要心轴以提供均匀的压力施加。垫板可以是基本上柔性的并且与非平坦部分的表面和心轴共形。因此，心轴可以保持其形状限定特征。可以特别选择垫板的材料以匹配复合叠层的CTE或者与心轴的CTE相比更接近复合叠层的CTE。因此，心轴可经历其热膨胀和收缩而不会影响复合叠层。
装置实例
图1A和图1B示出了感应加热单元100的实例。感应加热单元100可用于加工(例如，固结和/或固化)复合叠层190。然而，感应加热单元100的其他应用也在该范围内。
参考图1A，且更具体地，参照图1B，在感应加热单元100中处理的复合叠层190包括平坦部分192和非平坦部分194。非平坦部分194延伸离开平坦部分192，例如，至少部分地在垂直于平坦部分192的方向上延伸(图1B中的Z方向)。非平坦部分194的存在使向复合叠层190施加热和压力的各个方面复杂化。例如，非平坦部分194可以延伸远离热源，例如感应加热器140的感受器144。此外，在处理复合叠层190期间，施加到非平坦部分194的压力需要处于与施加到平坦部分192的压力不同的方向(有时是多个不同的方向)。
参考图1A，感应加热单元100包括一个或多个模具120、感应加热器140、垫板170、一个或多个心轴160和囊状物150。在感应加热单元100的操作期间，复合叠层190设置在模具120和囊状物150之间并受到热和/或压力。热量由感应加热器140提供。压力由囊状物150提供。
在一些实例中，感应加热器140包括感应线圈142(例如，螺线管型感应线圈)，例如，如图2B所示。配置感应线圈142以产生磁场。感应加热器140还可包括一个或多个感受器144，其热连接到复合叠层190。例如，图1B示出了直接接合感受器144的复合叠层190。在一些实例中，感受器144由铝或铝合金形成。
通过向感应线圈142提供交流电流来实现感应加热。该交流电产生接近复合叠层190、感受器144(当使用时)和垫板170的交变磁场。通过涡流加热在这些组件中的一个或多个中产生热量，其也可以称为感应加热。在一些实例中，复合叠层190由磁场直接加热，这可以被称为直接感应加热。例如，复合叠层190可包括石墨或硼增强的有机基质复合材料，其对磁场足够敏感。在一些实例中，除了复合叠层190的直接感应加热之外或代替复合叠层190的直接感应加热，感受器144用于间接加热复合叠层190。具体地，感受器144被感应加热，然后将热量传递给复合叠层190，复合叠层190热连接到感受器144。这种类型的加热可以称为间接加热。在一些实例中，除了通过感受器的间接加热和/或复合叠层190的直接感应加热之外或代替其，垫板170可以提供复合叠层190的间接加热。垫板170可类似于感受器144操作，即，由磁场感应加热并将热量传递到复合叠层190的特定部分。具体地，如图1B所示，垫板170热连接至复合叠层190的非平坦部分194。由垫板170提供的这种类型的加热也可以称为局部加热。
线圈驱动器驱动感应线圈142的频率取决于复合叠层190、感受器144和垫板170的性质以及处理参数和其他因素。例如，铜在3kHz下的电流穿透为约1.5毫米，而在10kHz时的电流穿透为约0.7毫米。线圈的形状用于控制磁场均匀性，并因此控制加热/温度均匀性。
通过一个或多个模具120和囊状物150的组合操作提供压力。例如，如图1A所示，感应加热单元100包括两个模具120。改变可用于复合叠层190和囊状物150的空间可用于增加或减小囊状物150内的压力以及囊状物150和模具120之一作用在复合叠层190上的压力。此外，可以将气体泵入囊状物150或从囊状物150泵出以控制压力。具体地，囊状物150可以连接到气体源、泵、阀等。
在一些实例中，囊状物150可以由薄金属片(例如，铝或铝合金、镁或镁合金)、聚合物片或其他类似材料形成。囊状物150的具体特征包括保持压力、热稳定性、柔韧性、一致性和热膨胀特性的能力。囊状物150的柔韧性提供均匀的压力分布并且例如符合复合叠层190的铺层(layup)递减或其他特征。囊状物150的热膨胀特性允许在处理复合叠层190之后移除囊状物150。
在一些实例中，模具120由不易受感应加热的材料制成，例如复合材料和/或陶瓷。模具120的材料可具有低的热膨胀系数、良好的抗热冲击性和相对高的抗压强度。具体实例是石英陶瓷，或甚至更具体的可浇铸熔融石英陶瓷。
在一些实例中，模具120设置在用于支撑模具120和控制模具120的位置的枕垫(bolster)(未示出)之间。枕垫提供刚性的平坦背衬表面。在一些实例中，枕垫由钢、铝或能够处理在面板成形期间存在的负载的任何其他材料形成。在具体实例中，非磁性材料(例如，铝或一些钢合金)用于枕垫，以避免由感应加热器140产生的磁场的任何变形。
如图1B所示并且在图2A-图2C进一步示出的，感应加热单元100包括一个或多个心轴160。在感应加热单元100的操作期间，感应加热单元100符合非平坦部分194的形状，并用于将均匀压力施加到非平坦部分194的表面195。心轴160可以是在一个方向(例如，Y方向)上延伸的单个连续结构。心轴160可以具有一个或多个垂直于延伸方向延伸的热膨胀槽162。可替换地，多个分离的心轴160可以在延伸方向上堆叠，其中一个或多个热膨胀槽162将这些分离的心轴160分开。两个实例都在本公开的范围内。为简单起见，将参考心轴160，其涵盖两个实例。同样，无论这些槽的数量(例如，一个、两个、三个等)如何，都将参考热膨胀槽162。
热膨胀槽162基于心轴160的CTE和复合叠层190的CTE调整尺寸，使得沿着延伸方向的总膨胀对于复合叠层190和心轴160基本相同。在一些实例中，心轴160包括铝，或更具体地，铝合金。铝具有高导热性，这有助于保持整个系统的温度均匀性。复合叠层190可以是石墨增强复合材料。铝的CTE为22×10-6m/(m*℃)，而石墨增强复合材料的CTE约为2×10- 6m/(m*℃)。因此，对于一个方向上的每个仪表和100℃的温度升高，铝结构将比复合结构多膨胀2毫米。对于这些材料和加工条件，心轴160可以使用一个或多个在延伸方向上每1米长度具有2毫米的总宽度的热膨胀槽162。本领域普通技术人员将理解如何将这些参数用于其他材料和/或加工条件。可以将心轴160操作为复合叠层190的成形工具。在将复合叠层190设置在模具120上之后，可以将心轴160放置在复合叠层190上。
参考图1B，垫板170设置在心轴160和复合叠层190之间，或者更具体地，至少位于心轴160和至少非平坦部分194的复合叠层190之间。与心轴160不同，垫板170由材料形成，其CTE接近复合叠层190的CTE。更具体地，垫板170的CTE与复合叠层190的CTE之间的差异小于心轴160的CTE与垫板170的CTE之间的差异。在一些实例中，垫板170由包含铁的合金形成。该合金可以进一步包含镍，合金中镍的浓度例如在约30原子％和47原子％之间。在一些实例中，合金还包含钴。在这些实施例中，合金中镍的浓度可以在约20原子％和40原子％之间，而合金中钴的浓度可在约10原子％和20原子％之间。
在一些实例中，垫板170的CTE在约2×10-6m/(m*℃)和8×10-6m/(m*℃)之间，或者更具体地，在约3×10-6m/(m*℃)和7×10-6m/(m*℃)之间，例如约5×10-6m/(m*℃)和6×10- 6m/(m*℃)之间。复合叠层190的CTE可以在约1×10-6m/(m*℃)和3×10-6m/(m*℃)之间，或者更具体地，在约2.5×10-6m/(m*℃)和3.5×10-6m/(m*℃)之间。心轴160的CTE可以是至少约15×10-6m/(m*℃)或甚至至少约20×10-6m/(m*℃)，例如约20×10-6m/(m*℃)和25×10-6m/(m*℃)之间。
如图2B和图2C所示，垫板170在心轴160的热膨胀槽162上延伸。这样，垫板170将复合叠层190与心轴160(以及心轴的大的热膨胀和收缩)隔离，并且特别是从其中膨胀和收缩最大的膨胀槽162的边缘处。此外，垫板170防止复合叠层190延伸到膨胀槽162中。应该注意的是，复合叠层190可以在加工过程中由于热和压力而流动。
此外，接合心轴160的垫板170的表面在机械上比例如复合叠层190的非平坦部分194的表面195更强。这样，垫板170更能够承受心轴160的热膨胀和收缩以及作用于复合叠层190上的相关剪切力。由于心轴160、垫板170和复合叠层190形成的叠层中的压力，这些剪切力可能很大。如图2B所示，垫板170可以是基本上在心轴160的整个长度上延伸并且在心轴160的所有热膨胀槽162上延伸的连续片。
垫板170基本上与心轴160的形状共形，并且不会干扰心轴160的形状形成功能。因此，垫板170可具有非平面形状。在一些实例中，垫板170的厚度在约0.3毫米和0.7毫米之间。垫板170可具有非平面形状。
在一些实例中，垫板170易受由感应加热器140产生的磁场的影响。具体地，垫板170被配置为产生热量并且间接加热复合叠层190的非平坦部分194，从而产生局部加热。如图1B所示，非平坦部分194可以比复合叠层190的其他部分(例如平坦部分192)更远离感应加热器140的感受器144，使得仅使用感受器144加热非平坦部分194更加困难。同时，温度均匀性对于复合叠层190的加工(例如，固化和/或固结)可能是重要的。
加工实例
图3示出了对应于方法300的工艺流程图，其可以用于形成具有复杂表面几何形状的复合部件191。复合部件191由复合叠层190形成。图4A-图4F是根据一些实施例的方法300的不同阶段的示意图。
方法300包括将复合叠层190设置在模具120上的步骤310。复合叠层190包括平坦部分192和非平坦部分194，其在远离模具120的方向上延伸离开平坦部分192。图4A示出了设置在模具120上方的复合叠层190的实例，或者更具体地，设置在位于模具120上方的感受器144上方的复合叠层190的实例。非平坦部分194在至少Z方向上延伸离开平坦部分192。在一些实例中，复合叠层190可设置在囊状物150上。
在该步骤之后，复合叠层190可以直接接合模具120和/或感受器144。在一些实例中，接合复合叠层190的模具120和/或感受器144的表面限定了复合叠层190的该部分的形状。并且图4A示出了复合叠层190的底表面是平面的，本领域普通技术人员将理解，不同种类的形状在该范围内。
在该步骤期间可以使用各种设置技术。例如，可以使用编织、胶带叠层、丝束叠层或任何其他期望的复合叠层技术中的至少一种来设置复合叠层190。此外，设置步骤310可以包括激光辅助以确保形成复合叠层190的各个部件(例如，层片)的精确设置。
在一些实例中，复合叠层190包括编织的热塑性材料、粘合的热塑性材料或任何其他合适的热塑性材料中的至少一种。复合叠层190的厚度在整个复合叠层190中可以是恒定的或变化的。例如，复合叠层190可具有铺层递减或铺层递增，其导致厚度变化，例如形成非平坦部分194。
方法300还包括将垫板170设置在复合叠层190的非平坦部分194上的步骤320。垫板170配置成符合非平坦部分194的表面195。前文描述了垫板的各种实例。在一些实例中，与心轴160的CTE相比，垫板170的CTE更接近复合叠层190的CTE。例如，垫板170可以由包含铁的合金形成，并且在一些实例中，由镍形成。在一些实例中，合金还包含钴。垫板170能够符合非平坦部分194的形状且符合心轴160的形状。因此，垫板170可以足够薄(例如，在约0.3毫米和0.7毫米之间)。在完成该步骤之后，垫板170直接接合复合叠层190的非平坦部分194。图4B示出了设置在复合叠层190的非平坦部分194上方的垫板170的实例。示出的垫板170没有心轴160，心轴160可以在稍后的操作中引入。
方法300包括将一个或多个心轴160设置在垫板170上的可选步骤330，使得垫板170设置在一个或多个心轴160和非平坦部分194之间。该步骤是可选的。在一些实例中，在执行方法300之前，将垫板170附接到一个或多个心轴160。
前文描述了心轴160的各种实例。在一些实例中，一个或多个心轴160包括热膨胀槽162，其在心轴160的热循环期间改变宽度，例如，在加热复合叠层190的步骤360期间。垫板170桥接热膨胀槽162，使得复合叠层190不能穿透热膨胀槽162。此外，垫板170将复合叠层190与心轴160分开，并允许心轴160膨胀和收缩而不会干扰复合叠层190。这允许由任何合适的材料形成心轴160，例如铝或铝合金。图4C示出了设置在垫板170上的心轴160的实例。
方法300包括将囊状物150设置在一个或多个心轴160上和复合叠层190的平坦部分192上的步骤340。囊状物150用于在复合叠层190上施加和保持均匀的压力。在一些实例中，囊状物150可以直接接合一个或多个心轴160和复合叠层190的平坦部分192，如图4D所示。
方法300包括使用感应加热器140加热复合叠层190的步骤360。例如，感应线圈142可以产生磁场，其直接与复合叠层190相互作用(例如，当复合叠层190易受磁场影响时)和/或与感受器144相互作用(例如，当使用感受器144时)。具体地，当使用感受器144时，加热复合叠层190的步骤360包括使用磁场感应加热感应加热器140的感受器144的步骤362。感受器144热连接到复合叠层190并将产生的热量传递到复合叠层190。下面还描述了复合叠层190的直接和间接加热的各种实例。
在一些实例中，加热复合叠层190的步骤360包括感应加热垫板170的可选步骤366。类似于复合叠层190和/或感受器144，使用由感应加热器140产生的磁场来感应加热垫板170。这提供了复合叠层190的非平坦部分194的局部加热，其可以进一步远离感应加热器140的加热部件，例如感受器。
方法300包括使用囊状物150将压力施加到一个或多个心轴160和复合叠层190的平坦部分192上的步骤370。例如，可以减小囊状物150占据的空间以增加囊状物150内的压力(例如，可以减小两个模具之间的空间)。在相同或其他实例中，可以将气体供应到囊状物150中以增加其压力。
当复合叠层190是编织的热塑性材料时，复合叠层190的缝隙可以相对于彼此移动。复合叠层190的编织缝隙的这种运动可以在压力施加步骤期间发生。复合叠层190的编织缝隙的移动可以改善所得复合部件191的质量。当囊状物150加压时，模具提供抗压。换句话说，模具可以提供基本上刚性的外模线。
当复合叠层190被加热和压缩时，复合叠层190的热塑性材料被固结。例如，复合叠层190的树脂流动并凝固。在一些实例中，加热复合叠层190的步骤360和使用囊状物150施加压力的步骤370在时间上重叠。在一些实例中，加热复合叠层190的步骤360和使用囊状物150施加压力的步骤370形成复合叠层190的复合部件191。
复合部件191的一些实例包括包含加强件的翼组件、飞行控制面和机身门。应该注意，复合材料用于航空器中以减轻航空器的重量。这种减轻的重量改善了诸如额定载重量和燃料效率的性能特征。此外，复合材料为航空器中的各种组件提供更长的使用寿命。
尽管关于航空器描述了说明性实例的说明性实例，但说明性实例可以应用于其他类型的平台。平台可以是例如移动平台、固定平台、基于陆地的结构、基于水生的结构和基于空间的结构。更具体地，该平台可以是水面舰艇、坦克、人员运输车、火车、航天器、空间站、卫星、潜艇、汽车、发电厂、桥梁、水坝、房屋、风车、制造设施、建筑物和其他合适的平台。
航空器实例
虽然已经参考航空器和航空航天工业描述了上面公开的系统、装置和方法，但应当理解，本文公开的实例也可以应用于任何其他背景，例如汽车、铁路和其他机械以及车辆背景。
因此，可以在如图5所示的航空器制造和服务方法900和如图6所示的航空器920的背景下描述本公开的实例。在预生产期间，说明性方法900可以包括航空器920的规格和设计904以及材料购置906。在生产期间，发生航空器920的组件和子组件制造908和系统集成910。此后，航空器920可以通过认证和交付912以便投入使用914。在客户服务期间，航空器920被安排用于例行维护和服务916(其还可以包括改装、重新配置、翻新等)。
方法900的每个过程可以由系统集成商、第三方和/或运营商(例如，客户)进行或实施。出于本说明书的目的，系统集成商可以包括但不限于任何数量的飞机制造商和主系统分包商；第三方可以包括但不限于任何数量的订货商、分包商和供应商；运营商可以是航空公司、租赁公司、军事实体、服务机构等。
如图6所示，由说明性方法900制造的航空器920可包括具有多个系统920和内部922的机身918。高级系统920的实例包括推进系统924、电气系统926、液压系统928和环境系统930中的一个或多个。可以包括任何数量的其他系统。尽管示出了航空航天实例，但是本文公开的实例的原理可以应用于其他行业，例如汽车行业。
可以在生产和服务方法900的任何一个或多个阶段期间采用本文所体现的装置和方法。例如，对应于组件和子组件制造908的组件或子组件可以在航空器920服务中时制造的组件或子组件类似的方式进行制造或生产。而且，可以在制造908和系统集成910期间利用一个或多个装置实例、方法实例或其组合，例如，通过大大加快航空器920的组装或降低航空器920的成本。类似地，当航空器920在服务中时，可以使用一个或多个装置实例、方法实例或其组合，例如但不限于维护和服务916。
尽管为了清楚理解的目的已经在一些细节上描述了前述概念，但是显而易见的是，可以在所附权利要求的范围内实施某些改变和修改。应该注意，存在许多实现过程、系统和装置的替代方式。因此，本实例应被认为是说明性的而非限制性的。
结论
根据本公开内容的发明特征的说明性、非排他性实例在下面列举的段落中描述：
A1.方法300包括：
将复合叠层190设置在模具120上的步骤310，其中：
复合叠层190包括平坦部分192和非平坦部分194，非平坦部分194在远离模具120的方向上延伸离开平坦部分192，并且
将垫板170设置在复合叠层190的非平坦部分194上的步骤320，其中：
垫板170配置为与非平坦部分194的表面195相符；
将心轴160设置在垫板170上的步骤330，其中：
垫板170设置在心轴160和非平坦部分194之间，并且
垫板170的CTE与复合叠层190的CTE之间的差异小于心轴160的CTE和垫板170的CTE之间的差异；
将囊状物150设置在心轴160和复合叠层190的平坦部分192上的步骤340；
使用感应加热器140加热复合叠层190的步骤360；和
使用囊状物150将压力施加到心轴160和复合叠层190的平坦部分192上的步骤370。
A2.根据段落A1所述的方法300，其中使用感应加热器140加热复合叠层190的步骤360包括使用由感应加热器140产生的磁场感应加热垫板170的步骤366。
A3.根据段落A1-A2所述的方法300，其中垫板170直接接合复合叠层190的非平坦部分194。
A4.根据段落A1-A3所述的方法300，其中使用感应加热器140加热复合叠层190的步骤360包括使用由感应加热器140产生的磁场感应加热感应加热器140的感受器144的步骤362。
A5.根据段落A1-A4所述的方法300，其中复合叠层190设置在感受器144和垫板170之间。
A6.根据段落A1-A5所述的方法300，其中复合叠层190至少部分地可透过由感应加热器140产生的磁场。
A7.根据段落A1-A6所述的方法300，其中加热复合叠层190的步骤360和使用囊状物150施加压力的步骤370在时间上重叠。
A8.根据段落A1-A7所述的方法300，其中：
心轴160包括热膨胀槽162，
在加热复合叠层190的步骤360期间，热膨胀槽162改变宽度，且
垫板170在至少一个热膨胀槽162上延伸。
A9.根据段落A1-A8所述的方法300，其中垫板170是基本上在心轴160的整个长度上延伸并且在心轴160的所有热膨胀槽162上延伸的连续片。
A10.根据段落A1-A9所述的方法300，其中心轴160不直接接合复合叠层190。
A11.根据段落A1-A10所述的方法300，其中心轴160包括铝。
A12.根据段落A1-A11所述的方法300，其中垫板170由包含铁的合金形成。
A13.根据段落A12所述的方法300，其中合金还包含镍。
A14.根据段落13所述的方法300，其中合金中的镍的浓度在约30原子％和47原子％之间。
A15.根据段落13所述的方法300，其中合金还包含钴。
A16.根据段落15所述的方法300，其中：
合金中的镍的浓度在约20原子％和40原子％之间，且
合金中的钴的浓度在约10原子％和20原子％之间。
A17.根据段落A1-A16所述的方法300，其中垫板170具有在约0.3毫米和0.7毫米之间的厚度。
A18.根据段落A1-A17所述的方法300，其中垫板170具有非平面形状。
A19.根据段落A1-A18所述的方法300，其中加热复合叠层190的步骤360和使用囊状物150施加压力的步骤370将复合叠层190形成为复合部件191。
A20.根据段落19所述的方法300，其中复合部件191是包括加强件的翼组件、飞行控制面或机身门之一。
B1.用于处理复合叠层190的感应加热单元100包括平坦部分192和远离平坦部分192延伸的非平坦部分194，感应加热单元100包括：
模具120，配置为接收复合叠层190；
感应加热器140，配置为感应加热复合叠层190；
垫板170，配置为设置在复合叠层190的非平坦部分194上并与其相符；
心轴160，配置为设置在垫板170上，其中所述垫板170的CTE与复合叠层190的CTE之间的差异小于所述心轴160的CTE与垫板170的CTE之间的差异；且
囊状物150，配置为设置在心轴160和复合叠层190的平坦部分192上。
B2.根据段落B1所述的感应加热单元100，其中垫板170易受由感应加热器140产生的磁场的影响，并且被配置为产生热量并间接加热复合叠层190的非平坦部分194。
B3.根据段落B1-B2所述的感应加热单元100，其中感应加热器140包括用于产生热量和加热复合叠层190的感受器144。
B4.根据段落B1-B3所述的感应加热单元100，其中：
心轴160包括热膨胀槽162，
心轴160配置为在热循环期间改变热膨胀槽162的宽度，且
垫板170在至少一个热膨胀槽162上延伸。
B5.根据段落B1-B4所述的感应加热单元100，其中垫板170是基本上在心轴160的整个长度上延伸并且在心轴160的所有热膨胀槽162上延伸的连续片。
B6.根据段落B1-B5所述的感应加热单元100，其中心轴160包括铝。
B7.根据段落B1-B6所述的感应加热单元100，其中垫板170由包含铁的合金形成。
B8.根据段落B7所述的感应加热单元100，其中合金还包含镍。
B9.根据段落B8所述的感应加热单元100，其中合金中的镍的浓度在约30原子％和47原子％之间。
B10.根据段落B8所述的感应加热单元100，其中合金还包含钴。
B11.根据段落30所述的感应加热单元100，其中：
合金中的镍的浓度在约20原子％和40原子％之间，且
合金中的钴的浓度在约10原子％和20原子％之间。
B12.根据段落B1-B11所述的感应加热单元100，其中垫板170的厚度在约0.3毫米和0.7毫米之间。
B13.根据段落B1-B12所述的感应加热单元100，其中垫板170具有非平面形状。

Claims (16)

1.一种使用感应加热器用于加工复合叠层的方法，包括：
将复合叠层设置在模具上的步骤，其中：
所述复合叠层包括平坦部分和非平坦部分，所述非平坦部分在远离所述模具的方向上延伸远离所述平坦部分，
将垫板设置在所述复合叠层的非平坦部分上的步骤，其中
所述垫板配置为适应所述非平坦部分的表面；
将心轴设置在所述垫板上的步骤，其中：
所述垫板设置在所述心轴与所述非平坦部分之间，并且
所述垫板的热膨胀系数与所述复合叠层的热膨胀系数之间的差异小于所述心轴的热膨胀系数与所述垫板的热膨胀系数之间的差异；
将囊状物设置在所述心轴上以及所述复合叠层的平坦部分上的步骤；
使用感应加热器加热所述复合叠层的步骤；以及
使用所述囊状物将压力施加到所述心轴和所述复合叠层的平坦部分上的步骤。
2.根据权利要求1所述的方法，其中使用所述感应加热器加热所述复合叠层的步骤包括使用由所述感应加热器产生的磁场感应加热所述垫板或所述感应加热器的感受器的至少一个的步骤。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述垫板直接接合所述复合叠层的非平坦部分。
4.根据权利要求2所述的方法，其中所述复合叠层设置在所述感受器和所述垫板之间。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述复合叠层对由所述感应加热器产生的磁场是至少部分可穿透的。
6.根据权利要求1所述的方法，其中：
所述心轴包括热膨胀槽，
在加热所述复合叠层的步骤期间，所述热膨胀槽改变宽度，并且
所述垫板在至少一个所述热膨胀槽上延伸。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述垫板是基本上在所述心轴的整个长度上以及在所有所述热膨胀槽上延伸的连续片。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述心轴不直接接合所述复合叠层。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述心轴包含铝。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述垫板由包含铁的合金形成。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述合金还包含镍，其中所述合金中镍的浓度在30原子％与47原子％之间。
12.根据权利要求10所述的方法，其中所述合金还包含钴和镍，所述合金中镍的浓度在20原子％与40原子％之间，并且所述合金中钴的浓度在10原子％与20原子％之间。
13.根据权利要求1所述的方法，其中所述垫板具有在0.3毫米与0.7毫米之间的厚度。
14.根据权利要求1所述的方法，其中所述垫板具有非平面形状。
15.根据权利要求1所述的方法，其中加热所述复合叠层的步骤和使用所述囊状物施加压力的步骤将所述复合叠层形成为复合部件，其中所述复合部件是包括加强件的翼组件、飞行控制面或机身门中的一种。
16.一种感应加热单元，用于实施权利要求1-15中任一项所述的方法以处理复合叠层，所述复合叠层包括平坦部分和延伸远离所述平坦部分的非平坦部分，所述感应加热单元包括：
模具，配置为接纳所述复合叠层；
感应加热器，配置为感应加热所述复合叠层；
垫板，配置为设置在所述复合叠层的非平坦部分上并适应所述非平坦部分；
心轴，配置为设置在所述垫板上，其中所述垫板的热膨胀系数与所述复合叠层的热膨胀系数之间的差异小于所述心轴的热膨胀系数与所述垫板的热膨胀系数之间的差异；以及
囊状物，配置为设置在所述心轴和所述复合叠层的平坦部分上，并且
其中所述感应加热器包括用于产生热量和加热所述复合叠层的感受器。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10654199B2 (en) 2017-12-14 2020-05-19 The Boeing Company Induction heating cells with cauls over mandrels methods of using thereof
US11485096B2 (en) * 2019-05-17 2022-11-01 The Boeing Company Method and system for manufacturing composite structures using a magnesium bladder
US11298902B2 (en) * 2019-09-19 2022-04-12 Spirit Aerosystems, Inc. Continuous manufacturing process for composite parts
US11999116B2 (en) 2021-08-30 2024-06-04 The Boeing Company Composite forming apparatus, system and method
US11897209B2 (en) 2021-08-30 2024-02-13 The Boeing Company Composite forming apparatus, system and method

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1692168A (zh) * 2002-04-02 2005-11-02 诺丁汉大学 利用高磁场强度的电磁波预处理多相材料
CN102696277A (zh) * 2009-10-22 2012-09-26 达泰克涂料股份公司 基于高温热塑性塑料的加热元件与基板熔融粘合的方法
CN104718058A (zh) * 2012-10-10 2015-06-17 波音公司 用于固化复合零件的形状变形工具系统和方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6211497B1 (en) 1991-04-05 2001-04-03 The Boeing Company Induction consolidation system
JP4363741B2 (ja) * 2000-04-14 2009-11-11 本田技研工業株式会社 繊維強化複合材からなる中間成形物品の製造方法
US20050039830A1 (en) * 2003-08-19 2005-02-24 Mark Christofis Induction heat treatment method and coil and article treated thereby
JP2014051065A (ja) * 2012-09-10 2014-03-20 Mitsubishi Heavy Ind Ltd プリプレグ積層材の成形装置および成形方法
US10029398B2 (en) 2013-07-09 2018-07-24 The Boeing Company Consolidation of complex contoured thermoplastic structures
US9662742B2 (en) 2013-07-09 2017-05-30 The Boeing Company Metallic bladders
US9623620B2 (en) 2013-12-19 2017-04-18 Embraer S.A. Three-dimensional reuseable curing caul for use in curing integrated composite components and methods of making the same
US10647084B2 (en) 2014-11-25 2020-05-12 The Boeing Company Multi-layer plies for improved composite performance
US9993946B2 (en) 2015-08-05 2018-06-12 The Boeing Company Method and apparatus for forming tooling and associated materials therefrom
US10701767B2 (en) 2017-12-14 2020-06-30 The Boeing Company Induction heating cells with controllable thermal expansion of bladders and methods of using thereof
US10654199B2 (en) 2017-12-14 2020-05-19 The Boeing Company Induction heating cells with cauls over mandrels methods of using thereof

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1692168A (zh) * 2002-04-02 2005-11-02 诺丁汉大学 利用高磁场强度的电磁波预处理多相材料
CN102696277A (zh) * 2009-10-22 2012-09-26 达泰克涂料股份公司 基于高温热塑性塑料的加热元件与基板熔融粘合的方法
CN104718058A (zh) * 2012-10-10 2015-06-17 波音公司 用于固化复合零件的形状变形工具系统和方法

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