用于組裝加強(qiáng)的復(fù)合結(jié)構(gòu)的方法與流程

本公開總體上涉及復(fù)合結(jié)構(gòu)(compositestructure，復(fù)合材料結(jié)構(gòu))，并且更具體地涉及包括加強(qiáng)件構(gòu)件的復(fù)合結(jié)構(gòu)及其制造方法。

背景技術(shù)：

有時(shí)需要增強(qiáng)復(fù)合結(jié)構(gòu)(諸如在航空航天工業(yè)中使用的那些復(fù)合結(jié)構(gòu))，以便滿足所需的強(qiáng)度和/或剛度要求。這些結(jié)構(gòu)包括例如飛機(jī)的蒙皮(諸如機(jī)翼和/或機(jī)身的蒙皮)。蒙皮結(jié)構(gòu)重量輕，并且往往為需要額外強(qiáng)度和剛度的薄儀表板。航空航天工業(yè)中的其他結(jié)構(gòu)以及其他工業(yè)中的結(jié)構(gòu)也需要附加強(qiáng)度和/或剛度。將加強(qiáng)件添加至復(fù)合結(jié)構(gòu)(諸如添加至飛機(jī)的蒙皮結(jié)構(gòu))為設(shè)置在飛機(jī)的蒙皮結(jié)構(gòu)上的需求提供了所需的強(qiáng)度和剛度。

傳統(tǒng)上，在構(gòu)造增強(qiáng)的蒙皮(包括蒙皮和加強(qiáng)件或縱梁結(jié)構(gòu)的增強(qiáng)的蒙皮)時(shí)，已采用各種制造工藝來(lái)構(gòu)造該增強(qiáng)的蒙皮。在一個(gè)制造工藝中，已使用層疊(layup，層壓)用于蒙皮和加強(qiáng)件結(jié)構(gòu)兩者的復(fù)合預(yù)浸材料。替代地，制造工藝已使用浸漬工藝，其中對(duì)于加強(qiáng)件元件用樹脂浸漬干纖維，并且對(duì)于蒙皮面板元件用樹脂均勻地浸漬干纖維。

出于構(gòu)造蒙皮元件的目的，利用預(yù)浸是有利的，因?yàn)閺?fù)合預(yù)浸材料促進(jìn)了對(duì)于結(jié)構(gòu)效率的最優(yōu)纖維體積的嚴(yán)格控制并且提供了利用自動(dòng)層壓設(shè)備以降低勞動(dòng)成本的機(jī)會(huì)。在另一方面，加強(qiáng)件或縱梁結(jié)構(gòu)需要非自動(dòng)且昂貴的手工勞動(dòng)層壓工藝。在配置加強(qiáng)件或縱梁結(jié)構(gòu)元件時(shí)，加強(qiáng)件往往需要復(fù)雜的幾何形狀。將需要的加強(qiáng)件小心地放置在蒙皮元件上以避免加強(qiáng)件結(jié)構(gòu)中的纖維波紋。纖維波紋可以其他方式降低加強(qiáng)件的性能。在兩者均由預(yù)浸層疊工藝制造的加強(qiáng)件和蒙皮元件的制造中引起額外的復(fù)雜情況。在這種制造中使用傳統(tǒng)的預(yù)浸材料需要高溫和高壓固化工藝，這可在制成品中引入不期望的結(jié)果。通過(guò)利用在較低溫度和較低壓力下固化的預(yù)浸材料，對(duì)預(yù)浸材料的這些高溫和高壓固化要求近年來(lái)稍有改善。

用于組裝增強(qiáng)的蒙皮結(jié)構(gòu)的其他以往的方法將包括使蒙皮結(jié)構(gòu)和加強(qiáng)件或縱梁結(jié)構(gòu)兩者均如上所述地由浸漬纖維制造工藝均勻地構(gòu)造，并且同時(shí)固化這兩種結(jié)構(gòu)。蒙皮結(jié)構(gòu)和加強(qiáng)件結(jié)構(gòu)具有不同的纖維構(gòu)造和布置。不同的纖維構(gòu)造和布置對(duì)在用于這兩種結(jié)構(gòu)的浸漬工藝期間滲透樹脂提出了不同的需求。這些需求為蒙皮結(jié)構(gòu)和加強(qiáng)件結(jié)構(gòu)兩者的均勻共浸漬(co-infusion)工藝提供了另外的復(fù)雜情況。

用于制造例如風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的其他工藝包括用樹脂浸漬由干纖維構(gòu)造的外部結(jié)構(gòu)，并且將由層疊預(yù)浸結(jié)構(gòu)構(gòu)造的內(nèi)部結(jié)構(gòu)定位在外部結(jié)構(gòu)內(nèi)。然后共固化這兩種結(jié)構(gòu)。在該工藝中，將單向預(yù)浸材料定位在纖維織物系統(tǒng)內(nèi)或以其他方式包封在纖維織物系統(tǒng)內(nèi)。然后將纖維織物系統(tǒng)和包封的預(yù)浸材料定位在真空袋的界限內(nèi)。對(duì)圍繞預(yù)浸元件的纖維織物系統(tǒng)執(zhí)行樹脂的浸漬。共固化浸漬的組件。在該工藝中，預(yù)浸材料與圍繞預(yù)浸材料的浸漬纖維床(fiberbed)形成連接。

在其他制造工藝中，預(yù)固化加強(qiáng)件與已經(jīng)用層疊工藝制造的預(yù)固化預(yù)浸蒙皮分開且分離制造。預(yù)固化加強(qiáng)件結(jié)構(gòu)和預(yù)固化蒙皮結(jié)構(gòu)利用二次結(jié)合(secondarybonding，二次膠接)接合。預(yù)固化加強(qiáng)件和預(yù)固化蒙皮結(jié)構(gòu)需要以幾何精度單獨(dú)制造，以使這些預(yù)固化結(jié)構(gòu)中的每個(gè)的表面適當(dāng)?shù)乇舜搜a(bǔ)充并且實(shí)現(xiàn)組裝結(jié)構(gòu)的所需幾何形狀，并且促進(jìn)將這兩個(gè)結(jié)構(gòu)牢固地二次結(jié)合在一起。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

用于組裝加強(qiáng)的復(fù)合結(jié)構(gòu)的方法的實(shí)例包括沿預(yù)浸復(fù)合層壓蒙皮元件的第一側(cè)定位多個(gè)干纖維的步驟，其中預(yù)浸復(fù)合層壓蒙皮元件在尺寸上是可改變的。該方法進(jìn)一步包括將夾層定位在多個(gè)干纖維和預(yù)浸復(fù)合層壓蒙皮元件的第一側(cè)之間的步驟、以及用樹脂浸漬多個(gè)干纖維而形成多個(gè)浸漬的纖維的步驟。該方法進(jìn)一步包括共固化預(yù)浸復(fù)合層壓蒙皮元件和多個(gè)浸漬的纖維的步驟。

附圖說(shuō)明

圖1是飛機(jī)的透視圖；

圖2是圖1的飛機(jī)的預(yù)浸復(fù)合層壓機(jī)身蒙皮元件的局部剖開透視圖，其中浸漬的復(fù)合加強(qiáng)件元件耦合至預(yù)浸復(fù)合層壓機(jī)身蒙皮元件；

圖3是用于組裝加強(qiáng)的復(fù)合結(jié)構(gòu)的方法的流程圖，該方法包括將浸漬的復(fù)合加強(qiáng)件元件耦合至預(yù)浸復(fù)合層壓蒙皮元件并且一起共固化這些元件；

圖4是用于通過(guò)圖3中闡述的方法組裝加強(qiáng)的復(fù)合結(jié)構(gòu)的層疊的示意性分解局部圖；以及

圖5是通過(guò)如圖3中闡述的用于組裝加強(qiáng)的復(fù)合結(jié)構(gòu)的方法組裝的加強(qiáng)的復(fù)合結(jié)構(gòu)的示意性分解剖視圖。

具體實(shí)施方式

參照?qǐng)D1和圖2，飛機(jī)10包括機(jī)身12、機(jī)翼14、機(jī)頭區(qū)段16和尾部區(qū)段18的結(jié)構(gòu)。飛機(jī)10的這些結(jié)構(gòu)中的許多結(jié)構(gòu)現(xiàn)在用復(fù)合材料構(gòu)造。復(fù)合材料由于重量輕而且還提供強(qiáng)度而為飛機(jī)10的結(jié)構(gòu)提供有益特性。飛機(jī)10的外部部分(諸如機(jī)翼14和機(jī)身12的蒙皮元件或結(jié)構(gòu)20)由具有大體面板狀構(gòu)造的復(fù)合材料構(gòu)造，該面板狀構(gòu)造在飛機(jī)10在操作中時(shí)受到空氣動(dòng)力。通過(guò)將耦合加強(qiáng)件22(諸如縱梁)添加至蒙皮結(jié)構(gòu)20為該蒙皮元件或結(jié)構(gòu)20提供了附加強(qiáng)度以抵抗這些操作力。

參照?qǐng)D2，在該實(shí)例中，預(yù)浸復(fù)合層壓蒙皮元件或結(jié)構(gòu)20為機(jī)身12的構(gòu)造的一部分。加強(qiáng)件或縱梁22定位在預(yù)浸層壓復(fù)合蒙皮元件或結(jié)構(gòu)20的內(nèi)表面24上，以便為預(yù)浸層壓復(fù)合蒙皮元件或結(jié)構(gòu)20提供附加強(qiáng)度，并且同時(shí)不干擾飛機(jī)10的層壓復(fù)合蒙皮結(jié)構(gòu)20的外表面26的空氣動(dòng)力學(xué)。為復(fù)合蒙皮元件或結(jié)構(gòu)20有效地提供所需的增強(qiáng)的加強(qiáng)件22需要緊密地遵循蒙皮元件或結(jié)構(gòu)20的幾何形狀，這可包括在諸如飛機(jī)10的機(jī)身12和機(jī)翼14的結(jié)構(gòu)的構(gòu)造中由蒙皮結(jié)構(gòu)20所呈現(xiàn)的平坦表面、彎曲表面和其他復(fù)雜的幾何形狀。在制造加強(qiáng)件22時(shí)，如圖4中所見的，自動(dòng)設(shè)備可用于形成多個(gè)干纖維27的預(yù)成型件，以準(zhǔn)確且有效地提供蒙皮元件20的表面幾何形狀的所需的緊密遵循。將多個(gè)干纖維27自動(dòng)組裝成預(yù)成型件將另外避免加強(qiáng)件22的復(fù)合材料內(nèi)的纖維的不想要的褶皺構(gòu)造，否則這可影響加強(qiáng)件22的強(qiáng)度性能。如將在本文中描述的，加強(qiáng)件22將使用樹脂在多個(gè)干纖維27中的浸漬而構(gòu)造，如例如圖4中所見的，并且與預(yù)浸復(fù)合層壓蒙皮元件20共固化。

還將理解的是，采用自動(dòng)設(shè)備來(lái)組裝預(yù)浸復(fù)合層壓蒙皮元件或結(jié)構(gòu)20是有益的。自動(dòng)化將為層疊預(yù)浸料的層片以及如以上所提及的準(zhǔn)確制造多個(gè)干纖維和將多個(gè)干纖維定位為預(yù)成型件而用于浸漬的加強(qiáng)件22提供勞動(dòng)成本節(jié)省。

如圖3中所示且如本文中描述的用于組裝加強(qiáng)的復(fù)合結(jié)構(gòu)28的方法包括步驟30：如圖4中示意性地所見的，沿預(yù)浸復(fù)合層壓蒙皮元件20的第一側(cè)34定位多個(gè)干纖維27，其中預(yù)浸復(fù)合層壓蒙皮元件20在尺寸上是可改變的。該方法進(jìn)一步包括步驟44：將夾層38定位在多個(gè)干纖維27和預(yù)浸復(fù)合層壓蒙皮元件20的第一側(cè)34之間，如圖4中所見的。該方法進(jìn)一步包括步驟52：用樹脂浸漬多個(gè)干纖維27而形成多個(gè)浸漬的纖維。該方法進(jìn)一步包括步驟58：共固化預(yù)浸復(fù)合層壓蒙皮元件20和多個(gè)浸漬的纖維。該方法將在本文更詳細(xì)地描述。

用于組裝加強(qiáng)的復(fù)合結(jié)構(gòu)28的本方法包括使用在尺寸上是可改變的預(yù)浸復(fù)合層壓蒙皮元件20。復(fù)合層壓蒙皮元件20可由范圍廣泛的預(yù)浸復(fù)合層壓材料中的一個(gè)(諸如非熱壓罐(outofautoclave)預(yù)浸料和熱壓罐(in-autoclave)預(yù)浸料中的一個(gè))構(gòu)造。在預(yù)浸料的任一選擇中，預(yù)浸料在開始該方法時(shí)就固化而言將處于b級(jí)，這允許層壓材料在尺寸上是可改變的以容易地符合期望的構(gòu)造。

預(yù)浸復(fù)合層壓蒙皮20的層片包括由從各種各樣的材料中的一個(gè)選擇的材料構(gòu)造的纖維，各種各樣的材料諸如為玻璃、芳族聚酰胺、碳、碳化硅、硼、陶瓷、金屬材料e-玻璃(鋁硼硅酸鹽玻璃)、s-玻璃(鋁硅酸鹽玻璃)、純二氧化硅、硼硅酸鹽玻璃、光學(xué)玻璃和其他玻璃組分。類似地，層片由樹脂構(gòu)造，該樹脂選自各種各樣的樹脂，諸如環(huán)氧樹脂、雙馬來(lái)酰亞胺、聚氨酯、酚醛塑料、聚酰亞胺、磺化的聚合物(聚苯硫醚)、導(dǎo)電聚合物(例如，聚苯胺)、苯并惡嗪、氰酸酯、聚酯和倍半硅氧烷樹脂，其也可包括增韌添加劑或組分，諸如熱塑性塑料或硅或其他顆粒。層壓件可用特定復(fù)合元件或結(jié)構(gòu)的構(gòu)造所需的多個(gè)層片組裝，并且對(duì)于每個(gè)層片的纖維取向也可根據(jù)特定復(fù)合元件或結(jié)構(gòu)的構(gòu)造所需地定位。

如上所提及的，為了加強(qiáng)的復(fù)合結(jié)構(gòu)28的蒙皮元件20的構(gòu)造，可采用各種各樣的預(yù)浸層壓復(fù)合材料中的一個(gè)。一類復(fù)合材料包括熱壓罐預(yù)浸復(fù)合層壓材料，其利用比包括非熱壓罐復(fù)合層壓材料的另一類復(fù)合層壓材料更高的溫度和更高的壓力來(lái)固化復(fù)合層壓材料。通過(guò)在圖3的共固化多個(gè)浸漬的纖維和預(yù)浸復(fù)合層壓蒙皮元件20的步驟58中使用熱壓罐復(fù)合層壓材料，否則這些組裝好的部件被稱為加強(qiáng)的復(fù)合結(jié)構(gòu)28，共固化利用在包括四十五磅每平方英寸(45psi)至一百磅每平方英寸(100psi)且包括一百磅每平方英寸(100psi)的范圍內(nèi)的壓力以及高達(dá)并包括四百華氏度(400°f)的溫度。在將熱壓罐預(yù)浸材料用于加強(qiáng)的復(fù)合結(jié)構(gòu)28時(shí)，必須小心以免在使用這些較高固化溫度和壓力制造復(fù)合加強(qiáng)結(jié)構(gòu)28時(shí)引入缺陷。

非熱壓罐復(fù)合層壓預(yù)浸材料可用于構(gòu)造加強(qiáng)的復(fù)合結(jié)構(gòu)28。在采用如圖3中所見的用樹脂浸漬多個(gè)干纖維27的步驟52時(shí)，根據(jù)所使用的樹脂，浸漬的步驟52進(jìn)一步包括施加熱的步驟。在采用浸漬的步驟52時(shí)，將熱施加至樹脂和多個(gè)干纖維27的浸漬并且將熱施加至預(yù)浸復(fù)合層壓蒙皮元件20。熱的施加致使預(yù)浸復(fù)合層壓蒙皮元件20經(jīng)歷中間固化階段。熱的施加使對(duì)這些加強(qiáng)的復(fù)合結(jié)構(gòu)28的部件的溫度升高至將包括一百四十華氏度(140°f)至二百八十華氏度(280°f)且包括二百八十華氏度(280°f)的溫度的范圍。在完成中間固化階段之后，采用共固化非熱壓罐預(yù)浸復(fù)合層壓蒙皮元件20和加強(qiáng)件22的多個(gè)浸漬的纖維的步驟58。共固化的步驟58包括通過(guò)將蒙皮元件20和加強(qiáng)件22加熱至包括二百八十華氏度(280°f)至四百華氏度(400°f)且包括四百華氏度(400°f)的溫度并且施加處于包括高達(dá)并包括四十五磅每平方英寸壓力(45psi)的大氣壓力的壓力范圍內(nèi)的壓力使蒙皮元件20和加強(qiáng)件22進(jìn)入最終固化。非熱壓罐預(yù)浸復(fù)合材料的使用不太可能對(duì)加強(qiáng)的復(fù)合結(jié)構(gòu)28引入缺陷。

參照?qǐng)D3，用于組裝加強(qiáng)的復(fù)合結(jié)構(gòu)28的方法包括如上所提及的如圖4中所見的沿預(yù)浸復(fù)合層壓蒙皮元件20的第一側(cè)34定位多個(gè)干纖維27的步驟30。預(yù)浸復(fù)合層壓蒙皮元件20的預(yù)浸復(fù)合材料在尺寸上是可改變的，這允許蒙皮元件20符合期望的構(gòu)造。多個(gè)干纖維27被配置為編織的、紡織的、單向的、非卷曲的和其他已知的纖維形式中的一個(gè)。在該實(shí)例中，多個(gè)干纖維27以編織的構(gòu)造配置。如上所討論的，多個(gè)這些編織的干纖維27可通過(guò)自動(dòng)設(shè)備編織或以其他方式配置，并且以低成本可靠地定位而符合由預(yù)浸復(fù)合層壓蒙皮20所呈現(xiàn)的平坦的、彎曲的和其他復(fù)雜的幾何形狀。自動(dòng)設(shè)備和心軸(如果需要的話)的使用提升了加強(qiáng)件22的尺寸精確度，并且減少了不想要的纖維波紋的出現(xiàn)。多個(gè)干纖維27的組分選自由用于預(yù)浸復(fù)合層壓材料的纖維組分中的例如如上所闡述和所確定的多個(gè)組分中的一個(gè)構(gòu)造的纖維。在該實(shí)例中，碳纖維用于干纖維27。

該方法的步驟30包括沿預(yù)浸復(fù)合層壓蒙皮元件20的第一側(cè)34定位多個(gè)干纖維27。在該實(shí)例中，呈預(yù)成型件的多個(gè)編織的干纖維27用于制造加強(qiáng)的復(fù)合結(jié)構(gòu)28的加強(qiáng)件22，以用于制造飛機(jī)10的部分(諸如機(jī)身12、機(jī)翼14、機(jī)頭區(qū)段16和尾部區(qū)段18等)以及飛機(jī)10的所有相關(guān)聯(lián)的元件。在該實(shí)例中，多個(gè)編織的干纖維27沿小于預(yù)浸復(fù)合層壓蒙皮元件20的第一側(cè)34的整個(gè)表面定位，如圖2中所見的。多個(gè)編織的干纖維27的這種定位提供了所得到的加強(qiáng)件22的所選擇的定位，以用于蒙皮元件20的戰(zhàn)略增強(qiáng)。

定位多個(gè)干纖維27的步驟30進(jìn)一步包括如上所提及的沿蒙皮元件20的第一側(cè)34定位多個(gè)干纖維27。第一側(cè)34的構(gòu)造的一個(gè)實(shí)例包括未示出的平坦表面，其中多個(gè)干纖維27可包括圍繞第一軸線(未示出)以小于十度每英寸(10°每英寸)的扭轉(zhuǎn)度配置，其中第一軸線大體平行于平坦表面延伸。在其他實(shí)例中，預(yù)浸復(fù)合層壓蒙皮元件20的第一側(cè)34可包括彎曲表面，如圖2中所見的。多個(gè)干纖維27可包括圍繞第一軸線(未示出)以小于十度每英寸(10°每英寸)的扭轉(zhuǎn)度配置，其中第一軸線大體平行于彎曲表面延伸。多個(gè)干纖維27還可包括將多個(gè)干纖維27配置成圍繞第二軸線(未示出)具有小于四百英寸(400英寸)的半徑的構(gòu)造，其中第二軸線在垂直于彎曲的第一側(cè)34的切線的方向上延伸。在步驟30中用于構(gòu)造加強(qiáng)件22的多個(gè)干纖維27的這種定位包括適應(yīng)用于蒙皮元件20的范圍廣泛的第一側(cè)34表面構(gòu)造，以包括第一側(cè)34的非常密集的彎曲、平緩的彎曲、平坦或直立表面和復(fù)雜的幾何表面構(gòu)造。

如上所提及的，圖4描繪了使用如將在下面更詳細(xì)地描述的層疊工具36組裝加強(qiáng)的復(fù)合結(jié)構(gòu)28的分解示意圖。參照?qǐng)D4，在該實(shí)例中，加強(qiáng)的復(fù)合結(jié)構(gòu)28以與如圖5中以示意性分解圖示出的完成的組裝好的加強(qiáng)的復(fù)合結(jié)構(gòu)28相反的顛倒的布置組裝，圖5具有與圖4中所示的相反的定向方向。在圖5中，預(yù)浸復(fù)合層壓蒙皮元件20的如圖4中所見的第一側(cè)34面向定位在浸漬的加強(qiáng)件22內(nèi)的多個(gè)干纖維27的方向，其中第一側(cè)34將為蒙皮元件20的其上將定位有加強(qiáng)件22的一側(cè)。預(yù)浸復(fù)合層壓蒙皮元件20的第二相對(duì)側(cè)40將定位成面向飛機(jī)10的外部部分。

如先前所述的，在組裝復(fù)合加強(qiáng)件結(jié)構(gòu)28的加強(qiáng)件22時(shí)，自動(dòng)設(shè)備和心軸(如果需要的話)將以所需的精度定位和配置多個(gè)干纖維27，在該實(shí)例中，這多個(gè)干纖維形成預(yù)成型件。多個(gè)干纖維27的預(yù)成型件將符合蒙皮元件或結(jié)構(gòu)20的第一側(cè)34的表面的各種構(gòu)造幾何形狀，如上所討論的，并且將避免加強(qiáng)件22內(nèi)的多個(gè)纖維的不想要的褶皺構(gòu)造，否則這可影響加強(qiáng)件22的強(qiáng)度性能。此外，在組裝加強(qiáng)的復(fù)合結(jié)構(gòu)28時(shí)，在該實(shí)例中，多個(gè)纖維27定位在層疊工具36中的狹槽42內(nèi)，如圖4所示的。在該實(shí)例中，層疊工具36是內(nèi)模線“iml”工具，在其他實(shí)例中，這種器具可包括外模線“oml”工具(未示出)，以便在組裝加強(qiáng)的復(fù)合結(jié)構(gòu)28時(shí)幫助為多個(gè)編織的干纖維27提供所需的幾何形狀。

用于組裝加強(qiáng)的復(fù)合結(jié)構(gòu)的方法的步驟44包括將夾層38定位在多個(gè)干纖維27和預(yù)浸復(fù)合層壓蒙皮元件20的第一側(cè)34之間，如圖3和圖4中所見的。在該實(shí)例中，采用兩種一般類型的夾層38構(gòu)造中的一種。夾層38由能透過(guò)阻擋層構(gòu)造或不能透過(guò)阻擋層構(gòu)造來(lái)構(gòu)造。不能透過(guò)的夾層38可包括各種構(gòu)造中的一個(gè)，該各種構(gòu)造諸如為粘合劑膜、帶紋理膜和雙層膜。不能透過(guò)的夾層38在浸漬到干纖維27的樹脂和預(yù)浸復(fù)合層壓蒙皮元件20之間提供氣體和樹脂阻擋層。能透過(guò)的夾層38包括限定延伸穿過(guò)夾層38的多個(gè)穿孔(未示出)的夾層38。能透過(guò)的夾層38類似地包括各種構(gòu)造中的一個(gè)，該各種構(gòu)造諸如為穿孔的粘合劑膜、穿孔的帶紋理膜、穿孔的雙層膜和面紗。

粘合劑膜是夾層粘合劑，其通常以片材樣式供應(yīng)，并且能夠化學(xué)地結(jié)合至粘合劑膜的任一側(cè)上的部件以及提供一致的結(jié)合厚度和強(qiáng)度。帶紋理膜具有三維表面，其提供與用于加強(qiáng)件22的浸漬的樹脂以及與預(yù)浸復(fù)合層壓蒙皮元件20的樹脂的機(jī)械互鎖。雙層膜為該膜提供化學(xué)專用表面，以便提供與雙層膜的一側(cè)上的浸漬的樹脂的增強(qiáng)的化學(xué)固定以及與雙層膜的相對(duì)側(cè)上的預(yù)浸樹脂的增強(qiáng)的化學(xué)固定。面紗是呈隨機(jī)或特殊圖案的紡成纖維的墊子，并且一旦來(lái)自相鄰層的樹脂已滲透穿過(guò)該面紗則在預(yù)浸層和樹脂浸漬層之間提供高韌性界面。夾層38的這些各種實(shí)例可用于優(yōu)化在共固化過(guò)程中加強(qiáng)件22的樹脂和預(yù)浸復(fù)合層壓蒙皮元件20的樹脂之間的固定。

如圖4中所見的，夾層38的第一側(cè)46將定位成使得多個(gè)干纖維27接觸第一側(cè)46。夾層38的第二相對(duì)側(cè)48將與預(yù)浸復(fù)合層壓蒙皮元件20的第一側(cè)34接觸地定位或定位在預(yù)浸復(fù)合層壓蒙皮元件的第一側(cè)上。在該實(shí)例中，將夾層38定位在多個(gè)干纖維27和蒙皮元件20的第一側(cè)34之間的步驟44在將多個(gè)干纖維27定位在樹脂阻擋層52內(nèi)之前實(shí)施，如圖4中所見的。在該實(shí)例中，定位夾層38的步驟44還在實(shí)施用樹脂浸漬多個(gè)干纖維27而形成多個(gè)浸漬的纖維的步驟52之前實(shí)施。一旦用樹脂浸漬多個(gè)干纖維27，則如本文中所討論地可采用共固化浸漬的多個(gè)浸漬的纖維和預(yù)浸復(fù)合層壓蒙皮元件20的步驟58。

當(dāng)共固化預(yù)浸蒙皮元件20和樹脂浸漬的加強(qiáng)件22時(shí)，對(duì)于蒙皮元件20的樹脂和加強(qiáng)件22的樹脂的相異化學(xué)和粘度，出現(xiàn)相異點(diǎn)。例如，這可在與低粘度、高強(qiáng)度和輪廓內(nèi)層環(huán)氧樹脂浸漬樹脂化學(xué)結(jié)合地使用苯并惡嗪預(yù)浸樹脂化學(xué)來(lái)組合耐燃燒外層時(shí)發(fā)生。另一個(gè)實(shí)例在通過(guò)與低粘度、高強(qiáng)度和輪廓的內(nèi)層環(huán)氧樹脂浸漬樹脂化學(xué)結(jié)合地使用氰酸酯預(yù)浸樹脂化學(xué)來(lái)組合堅(jiān)韌且耐沖擊外層時(shí)發(fā)生。

夾層38有利于共固化具有不同樹脂化學(xué)的浸漬纖維和預(yù)浸復(fù)合層壓蒙皮元件20。例如，為雙層膜的不能透過(guò)的夾層38可提供與夾層38的一側(cè)上的一個(gè)樹脂化學(xué)結(jié)合的官能團(tuán)，并且提供與夾層38的另一側(cè)上的另一個(gè)樹脂化學(xué)結(jié)合的不同官能團(tuán)。諸如為雙層膜的不能透過(guò)的夾層38提供附加特性，諸如為氣體阻擋層，以防止從例如預(yù)浸料放出氣體而影響用來(lái)形成加強(qiáng)件22的浸漬樹脂的質(zhì)量。不能透過(guò)的雙層膜還用作樹脂阻擋層，以防止預(yù)浸樹脂滲出到加強(qiáng)件22的多個(gè)干纖維27中。預(yù)浸樹脂滲出到浸漬的樹脂中或浸漬的樹脂滲出到預(yù)浸料20樹脂中可引起預(yù)浸蒙皮元件20的樹脂化學(xué)的破壞以及加強(qiáng)件22的浸漬的樹脂化學(xué)的破壞。

可采用其他不能透過(guò)的夾層38，諸如帶紋理膜，例如，該帶紋理膜具有三維表面，該三維表面在定位在夾層38的相對(duì)側(cè)上的樹脂之間提供機(jī)械互鎖。樹脂的相容或不相容官能團(tuán)的使用可用在帶紋理夾層38的任一側(cè)上。這些不能透過(guò)的帶紋理夾層38有利于機(jī)械互鎖也是因?yàn)樗鼈兪遣荒芡高^(guò)的，另外用作氣體阻擋層以及樹脂阻擋層。

不能透過(guò)的粘合劑膜(諸如metlbond1515)對(duì)定位在夾層38的相對(duì)側(cè)上的樹脂提供化學(xué)固化。在帶紋理夾層38的任一側(cè)上的材料中需要使用樹脂的相容官能團(tuán)。

面紗由紡成纖維組成，該紡成纖維例如為可隨機(jī)成環(huán)或制造成形成特殊圖案的聚合物或碳。面積重量(重量/面積)是對(duì)面紗纖維密度的測(cè)量，其影響面紗的滲透性。面紗結(jié)合到層片上，并且在堆疊件中位于夾層位置處。面紗是多功能的，并且通過(guò)抑制允許該部分吸收更多能量并且在沒有破裂的情況下變形的裂紋生長(zhǎng)使干形式碳纖維材料穩(wěn)定且使結(jié)合層堅(jiān)韌。

夾層38也可被配置為能透過(guò)的，其中夾層38限定具有特定穿孔或孔尺寸和分布的穿孔或孔(未示出)，以控制樹脂滲透性。在樹脂滲透夾層38的穿孔的情況下發(fā)生物理結(jié)合。在利用能透過(guò)的夾層38時(shí)，孔或穿孔尺寸被選擇為與樹脂粘度結(jié)合地起作用。樹脂粘度由溫度固化曲線控制，以允許每個(gè)樹脂流入夾層38中，但不繼續(xù)流動(dòng)越過(guò)夾層38，并且在樹脂是不相容的情況下與相異樹脂混合。

在能透過(guò)的夾層38的一個(gè)實(shí)例中，可以采用雙層膜，該雙層膜具有一種官能團(tuán)分布在夾層38的每側(cè)上的兩種類型的官能團(tuán)。一種官能團(tuán)與預(yù)浸料20樹脂化學(xué)結(jié)合，而另一種不同的官能團(tuán)與浸漬的樹脂化學(xué)結(jié)合。浸漬的樹脂和預(yù)浸樹脂中的每個(gè)的樹脂化學(xué)的化學(xué)結(jié)合發(fā)生在定位在雙層膜夾層38的相對(duì)側(cè)上的官能團(tuán)位置處。在夾層38的每側(cè)上的樹脂在形成固定化學(xué)互鎖時(shí)是不相容的情況下，能透過(guò)的雙層膜夾層38的使用有益于在夾層38的一側(cè)上將浸漬的纖維27的樹脂固定至夾層38，并且有益于將預(yù)浸料的樹脂固定在夾層38的相對(duì)側(cè)上。在另一個(gè)實(shí)例中，帶紋理夾層38可被選擇成用于與定位在夾層38的相對(duì)側(cè)上的樹脂形成機(jī)械互鎖的目的。能透過(guò)的夾層38的其他實(shí)例包括穿孔的粘合劑膜、預(yù)定面積重量的聚酰胺面紗。

發(fā)生這樣的情況，即，來(lái)自浸漬的纖維和預(yù)浸料20的兩種不同樹脂的官能化學(xué)是相容的，使得它們可組合?？刹捎媚芡高^(guò)的夾層38的使用，使得兩種樹脂可彼此化學(xué)地結(jié)合和固定，并且樹脂通過(guò)能透過(guò)的夾層38的穿孔彼此接近。例如，這種情況可在生產(chǎn)具有高度輪廓化的樹脂浸漬的加強(qiáng)件22的高沖擊韌性外蒙皮預(yù)浸元件20時(shí)發(fā)生。堅(jiān)韌的樹脂配方通常具有不適合于樹脂浸漬處理的高粘度。使用隨后用樹脂浸漬的干纖維預(yù)成型件，更容易地產(chǎn)生高輪廓幾何形狀。一個(gè)實(shí)例可為與胺固化環(huán)氧樹脂浸漬樹脂結(jié)合的胺固化環(huán)氧樹脂預(yù)浸材料。

在兩種不同樹脂不特別相容的情況下，可選擇不能透過(guò)的夾層38。不能透過(guò)的夾層38可用作氣體和樹脂阻擋層，并且在使用雙層膜夾層38時(shí)將結(jié)合至定位在夾層38的任一側(cè)上的相同官能團(tuán)樹脂，或者在實(shí)施不能透過(guò)的帶紋理夾層38的情況下可被選擇，這將有利于與不相容樹脂的機(jī)械互鎖。還可采用不能透過(guò)的粘合劑膜夾層38，其將結(jié)合至兩個(gè)樹脂化學(xué)并且提供不能透過(guò)的阻擋層以保持樹脂分離。

替代地，在定位在夾層38的相對(duì)側(cè)上的樹脂與相似官能團(tuán)化學(xué)相容并且允許通過(guò)夾層38的穿孔接合(engage，加入)的情況下，可采用能透過(guò)的夾層38，諸如雙層膜、粘合劑膜、帶紋理膜或面紗，并且可在樹脂與相異官能團(tuán)化學(xué)不特別相容的情況下采用，但在不允許定位在夾層38的相對(duì)側(cè)上的樹脂混合的受控的情況下使用。

通過(guò)多個(gè)干纖維27的浸漬，夾層38的第一側(cè)46在共固化過(guò)程期間固定至浸漬的纖維，該浸漬的纖維先前為多個(gè)編織的干纖維27。另外，在共固化過(guò)程期間，夾層38的第二相對(duì)側(cè)48固定至預(yù)浸復(fù)合層壓蒙皮元件20的第一側(cè)34。夾層38用以提供兩個(gè)元件(預(yù)浸蒙皮20和復(fù)合加強(qiáng)件22，其可包含相容或不同的樹脂系統(tǒng)，該樹脂系統(tǒng)可提供或以其他方式可不提供化學(xué)結(jié)合)之間的堅(jiān)固的機(jī)械結(jié)合。

如先前所提及的，用于組裝加強(qiáng)的復(fù)合結(jié)構(gòu)28的方法進(jìn)一步包括將多個(gè)編織的干纖維27定位在樹脂阻擋層52內(nèi)。在該實(shí)例中，樹脂阻擋層52可包括消耗品，諸如真空裝袋膜。在該實(shí)例中，隔板(caulplate)56也定位在樹脂阻擋層52內(nèi)。將真空施加至裝袋膜的內(nèi)部及其內(nèi)容物，并且將浸漬樹脂(諸如環(huán)氧樹脂或其他用于制造加強(qiáng)件22的合適的難溶樹脂)抽吸到樹脂阻擋層或裝袋膜52內(nèi)而進(jìn)行用樹脂浸漬多個(gè)干纖維27的步驟54。因此，形成與夾層38接觸地定位的浸漬的復(fù)合加強(qiáng)件22，如圖4中可見的。

通過(guò)浸漬的多個(gè)纖維形成浸漬的加強(qiáng)件22，進(jìn)行共固化浸漬的多個(gè)纖維27和預(yù)浸復(fù)合層壓蒙皮元件20的步驟58，從而將復(fù)合加強(qiáng)件22的浸漬的纖維耦合至預(yù)浸復(fù)合層壓蒙皮元件20，并且夾層38定位在它們之間。在該實(shí)例中，共固化浸漬的復(fù)合加強(qiáng)件22和預(yù)浸復(fù)合層壓蒙皮元件20的步驟58包括如先前詳細(xì)討論的將熱施加至浸漬的復(fù)合加強(qiáng)件22和預(yù)浸復(fù)合層壓蒙皮元件20以及施加壓力，以用于固化熱壓罐預(yù)浸復(fù)合層壓蒙皮元件20并且用于固化非熱壓罐預(yù)浸復(fù)合層壓蒙皮元件20。上面討論的熱和壓力參數(shù)將用于共固化加強(qiáng)件22和蒙皮元件20。

雖然上面已描述了各種實(shí)施例，但本公開并非旨在限于此。對(duì)所公開的實(shí)施例可作出變化，這些變化仍落在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。