[发明专利]真空装袋方法和系统

说明书

相关申请

本申请要求2005年5月6日提交的、名称为“真空装袋方法和系统”的美国临时申请序列号60/678,691，以及2005年12月22日提交的、名称为“真空装袋方法和系统”的美国临时申请序列号60/753,608的权益，在这里通过引用结合了两个申请的全部内容。

技术领域

本发明涉及增强真空装袋系统(vacuum bagging system)的密封性能或真空完整性的方法和系统。特别地，本发明涉及使用树脂密封层以增强真空装袋系统的密封性能或真空完整性。

背景技术

近年来，很多工业领域中注重开发具有高强度和轻便的组合部件。特别地，航空和航天工业关注重点在于制造用于飞机制造业中的各种组合部件(例如机身、机翼)。

人们已经提出了很多用于形成重量轻、结构完整的组合部件的方法。形成组合部件的大多数方法都需要多个步骤或者子过程来获得组合部件。一种这类子过程是真空装袋过程，其中，多层合成材料成形为预期的形状并由此形成预期的产品。典型的真空装袋过程包括将单个层的材料放在具有预定形状的模子上。传统的真空装袋方法起初将“释放层(脱模层，防粘层)”布置在模子表面上。该释放层减弱了组合部件与模子表面的粘结，从而方便移走。“预浸件(prepreg member)”(预浸渍增强纤维和/或纤维部件的缩写)提供组合部件的结构和加强。预浸料是干或湿敷层预浸元部件。干敷层(dry lay-up)通常是在布置到释放层上之前局部成形的预成形结构，而湿敷层(wetlay-up)是将织物或纤维布置在释放层上。随后在纤维上浇液体环氧成分以浸透纤维。在需要时，可以对预浸件局部固化。而且，在传统的真空装袋过程中，第二释放层和通气/泄放层通常分别设置在预浸件上。在复合敷层后，真空袋子被布置在包覆若干敷层元部件的模子上。然后，真空袋子放入压热器内，其中应用加热、负真空压力和外压处理若干敷层，以形成组合部件。真空袋子和元部件通常保留在压热器内，直至新的组合部件完全固化。

上述过程本身含有很多不足，包括很长的制备时间和很大的复杂性。通常，很多训练有素的技术人员也要花费几天的时间敷设组合部件。常常，预期形状的结构包含各种轮廓。当在模子表面上应用单个层时，技术人员将要仔细排除预期形状的轮廓上出现的气孔或缺口。例如，机身段的一段可包含几个折叠和拐角。技术人员将花费额外的时间敷设角落和折叠处的材料，确保该过程在应用另外的层之前没有气孔和缺口。因此，敷设过程能花费一组技术人员几天时间来准备制造组合部件。即使初始的技术团队已经完成了预备敷设过程，质量控制团队也必须复查敷层产品并核实该系统没有气孔或故障接合部。无法排除气穴、气孔、故障接合部或接缝会导致组合结构不牢固，这将会危害组合部件的结构完整性和美感。其他同样复杂的方法通过在突起和槽上覆盖材料来试图降低结构完整性失效的可能性。但是，这些方法造成材料浪费并且需要更长时间的准备工作。

现有的形成组合部件的方法容易发生真空袋子完整性失效以及压缩元部件材料的不充分真空密封。在传统的真空装袋过程中，由于敷层过程中轮廓引起的应力和应变，这种真空袋子完整性失效是不可预见的。有人通过在接头、接缝、折叠和裂缝等处应用过量的胶带和粘结胶以增强真空袋子和密封潜在的泄漏，从而克服上述不足和失效。此外，这些现有方法很容易生产出具有很多缺陷的组合部件。因此，前述方法增加了材料浪费。

现有真空装袋实践的另一不足主要在于成形工具的使用寿命。通常，成形工具容易恶化，即在真空装袋过程中磨损和损坏。通常，工具出现裂纹或缺陷即会被报废并更换，因此失去了真空完整性或能力，从而不能提供气密密封。这种行为可能导致较高的成本和较大的浪费。

因此，提供降低材料浪费、缩短准备时间以及改善真空装袋密封性能的不同方法和系统将是有利的。

发明内容

已经认识到，提供一种克服上述不利的更可靠和有效的方法和系统是有利的。本发明的方法目的在于克服这些缺点。本发明的方法涉及增强用于形成组合部件的真空装袋系统的密封性能。具体而言，该方法包括：i)组装真空装袋系统的元部件，该真空装袋系统包括至少成形工具、复合材料预浸敷层以及真空外壳；ii)在至少一个真空装袋元部件上应用树脂密封层；以及iii)固化密封树脂，该密封树脂构造用于改善真空装袋系统的密封完整性。