專利名稱：用于制造復合表面的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體涉及用于制造復合表面的方法。本發(fā)明的具體實施例可產(chǎn)生具有間斷陶瓷表面輪廓的層壓式層片組件。
背景技術(shù)：
陶瓷基質(zhì)復合物通常用于高溫應用中，因為它們有低重量和高耐熱性。用于燃氣輪機發(fā)動機的護罩包括用于與鄰近的支承結(jié)構(gòu)接合的安裝特征，以固持護罩節(jié)段。在陶瓷基質(zhì)復合物和金屬結(jié)構(gòu)之間的安裝特征在固持特征內(nèi)包括接合容差，以容許在護罩節(jié)段和支承結(jié)構(gòu)之間有不同的熱增長。護罩通常由陶瓷基質(zhì)復合物制成或涂覆有陶瓷基質(zhì)復合物，陶瓷基質(zhì)復合物比超合金輕，并且還可經(jīng)受與熱氣路徑相關(guān)聯(lián)的高溫環(huán)境。護罩附連到外部殼體上的容差可導致護罩有不合需要的運動或振動。因此，機械阻尼器可布置成抵靠著護罩，以減小或防止護罩的振動。通常由(但不限干)金屬制成的機械阻尼器用作抵靠著護罩的質(zhì)量體，并且在機械阻尼器和護罩之間產(chǎn)生的摩擦會減小或防止護罩的相對運動。 隨著時間的過去，護罩中的陶瓷材料和機械阻尼器之間的持續(xù)接觸可對機械阻尼器具有磨蝕作用。具體而言，溫度變化、壓カ變化、振動和其它動態(tài)力可使陶瓷材料磨蝕或腐蝕機械阻尼器的鄰近的金屬表面。機械阻尼器的磨蝕或腐蝕會降低機械阻尼器的效果，從而需要増加維護和檢查，以避免過早失效和/或意外停機。減小與機械阻尼器接觸的陶瓷材料的表面面積是降低機械阻尼器上的腐蝕性磨損的ー個方法。例如，以前減小與機械阻尼器接觸的陶瓷材料的表面面積的嘗試已經(jīng)集中在制造之后移除陶瓷表面中的局部區(qū)域和/或?qū)μ沾蓸?gòu)件和/或機械阻尼器應用磨損抑制材料。但是，在制造之后移除局部化區(qū)域中的陶瓷材料難以實現(xiàn)。例如，可能不可接近陶瓷構(gòu)件的一部分來在制造之后進行加工，并且意外地過量地移除陶瓷材料可損害構(gòu)件，從而導致有額外的昂貴的修理。應用呈涂層形式的磨損抑制材料可由于能夠成功地將磨損抑制材料結(jié)合到陶瓷構(gòu)件和/或機械阻尼器上而復雜化。一旦被結(jié)合，因為陶瓷構(gòu)件和機械阻尼器之間的接觸壓カ的循環(huán)加載的原因，磨損抑制材料將有擴大的損壞，并且與熱氣路徑相關(guān)聯(lián)的高溫可破壞結(jié)合強度，從而導致結(jié)合的壽命有限。因此，用于制造降低陶瓷材料和匹配的金屬表面之間的磨損的復合表面的改進的方法將是有用的。

發(fā)明內(nèi)容
下面在以下描述中闡述了本發(fā)明的各方面和優(yōu)點，或者根據(jù)描述，本發(fā)明的各方面和優(yōu)點可為顯而易見的，或者可通過實踐本發(fā)明來學習本發(fā)明的各方面和優(yōu)點。本發(fā)明的一個實施例是ー種用于制造復合物的方法。該方法包括對外部層片打孔以產(chǎn)生通過外部層片的穿孔；以及將填料材料插入穿孔中。該方法進ー步包括將外部層片層壓到內(nèi)部層片上。在另ー個實施例中，一種用于制造復合物的方法包括形成外部復合層片；以及從外部復合層片移除一部分以產(chǎn)生通過外部復合層片的穿孔。該方法進ー步包括用填料材料填充外部復合層片中的穿孔的至少一部分；以及將外部復合層片層壓到內(nèi)部層片上。在又一個實施例中，一種用于制造復合物的方法包括形成外部層片；從外部層片移除一部分，以在外部層片上產(chǎn)生間斷表面；以及對間斷表面應用填料材料。該方法進ー步包括將外部層片層壓到內(nèi)部層片上。在審閱說明書之后，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將更好地理解這樣的實施例和其它實施例的特征和各方面。


在說明書的剰余部分中特別闡述了針對本領(lǐng)域技術(shù)人員的本發(fā)明的完整和能夠?qū)嵤┑墓_，包括其最佳模式，說明書參照了附圖，其中
圖I是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例經(jīng)處理以產(chǎn)生間斷表面輪廓的單個層片的透視圖；
圖2是圖I中顯示的單個層片的透視圖，對間斷表面輪廓添加了填料材料；以及 圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的層壓式層片組件的透視圖。部件列表
10單個層片
12間斷表面 14陶瓷基質(zhì)復合物 16復合層片的部分 18壓機
20叉齒 22穿孔 24填料材料 26平準器 28層壓式層片組件 30內(nèi)部層片。
具體實施例方式現(xiàn)在將詳細參照本發(fā)明的目前的實施例，在附圖中示出了實施例的ー個或多個實例。詳細描述使用數(shù)字和字母名稱來指示圖中的特征。圖和描述中相同或相似的名稱用來指示本發(fā)明的相同或相似的部件。以闡明本發(fā)明而非限制本發(fā)明的方式來提供各個實例。事實上，將對本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，可在本發(fā)明中作出修改和變型，而不偏離本發(fā)明的范圍或精神。例如，示出或描述成ー個實施例的一部分的特征可用于另ー個實施例上，以產(chǎn)生又一個實施例。因而，意圖的是本發(fā)明覆蓋在所附權(quán)利要求及其等效方案的范圍內(nèi)的這樣的修改和變型。本發(fā)明的多種實施例包括用于制造復合材料的方法，該復合材料在復合物的外部表面上具有局部化間斷表面。在特定實施例中，多個層或?qū)悠奶沾苫|(zhì)復合物、金屬基質(zhì)復合物和/或有機基質(zhì)復合物可層壓在一起，局部化間斷表面在層壓件的外部表面上。因此，該方法產(chǎn)生期望的間斷表面，而不需要在制造之后的加工或其它處理來實現(xiàn)期望的表面特征。圖I提供根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的單個層片10的透視圖，單個層片10經(jīng)處理以在層片10的至少一部分上面產(chǎn)生間斷表面12。在這個特定實施例中，單個層片10包括陶瓷基質(zhì)復合物14，但是本發(fā)明的備選實施例可結(jié)合金屬基質(zhì)復合物和/或有機基質(zhì)復合物。陶瓷基質(zhì)復合物14可作為外部復合層片結(jié)合在多層層壓復合物中，因為其有低重量和高耐熱性。陶瓷基質(zhì)復合物14可包括硅基材料，例如氧化硅(SiO2)、碳化硅(SiC)或氮化硅(Si3N4),但是本發(fā)明的備選實施例可包括基于碳化鎢(WC)、氧化鋯(ZrO2),碳化硼(B4C)或本領(lǐng)域中已知的其它陶瓷的陶瓷基質(zhì)復合物14。另外，陶瓷基質(zhì)復合物14可在整個陶瓷基質(zhì)中包括碳增強纖維、陶瓷增強纖維、金屬增強纖維、有機增強纖維、無機增強纖維和/或玻璃增強纖維。備選地或另外，可對陶瓷基質(zhì)添加具有薄的氮化硼涂層的陶瓷增強纖維。增強纖維可編織或紡織到陶瓷基質(zhì)中，以產(chǎn)生大約O. 001英寸至O. 020英寸的期望層片10厚度。但是，層片10的實際厚度取決于任何增強纖維的存在和大小以及陶瓷基質(zhì)復合物14所意圖的用途，并且不限制本發(fā)明，除非在權(quán)利要求中特別敘述。如圖I中顯示，該方法包括移除復合層片10的部分16，以產(chǎn)生間斷表面12。部分 16可使用本領(lǐng)域已知的用于完成層片的任何技術(shù)來移除。例如，可使用旋轉(zhuǎn)式鉆機、放電機或激光鉆機來鉆通層片10或?qū)悠?0打孔，以精確地燒蝕或移除層片10的部分16，以在層片10上產(chǎn)生得到的間斷表面12。備選地，如圖I中顯示的那樣，具有凸出的叉齒20的壓機18可在層片10上面滾動，以在層片10中產(chǎn)生凹陷或穿孔22。凹陷或穿孔22可具有大于大約O. 01英寸和小于大約2. 5英寸的直徑和間隔。凹陷或穿孔22的具體大小和間隔可由本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員以最少的試驗來確定，以實現(xiàn)期望尺寸的間斷表面12，而不過度地弱化層片10的強度，并且凹陷和穿孔22的精確大小和間隔不限制本發(fā)明，除非權(quán)利要求中特別敘述。圖2提供圖I中顯示的單個層片10的透視圖，對間斷表面12増加了填料材料24。在未處理吋，陶瓷基質(zhì)復合物14中的凹陷或穿孔22可易于有回填，并且對凹陷或穿孔22添加填料材料24因而會取代被移除部分16中的ー些或全部，以防止陶瓷基質(zhì)復合物14中的回填。另外，對陶瓷基質(zhì)復合物14添加的填料材料24在其余的制造過程期間保持間斷表面12，而不破壞層片10的完整性。填料材料24可包括任何非結(jié)合性的漿糊、凝膠、半固體或可注射到凹陷或穿孔22中或以別的方式對間斷表面12應用的其它材料。例如，填料材料24可包括氮化硼、石墨、聚四氟こ烯、微氣球結(jié)構(gòu)或適于預期的環(huán)境的事實上任何其它非結(jié)合性潤滑剤。填料材料24可注射或應用到単獨的穿孔22上，使得填料材料24部分地或完全地填充凹陷或穿孔22。例如，如圖2中顯示的那樣，可將ー層填料材料24應用到層片10上，以完全地填充間斷表面12中的凹陷或穿孔22。如果期望，則可被拉動跨過層片10的平準器(level) 26可從層片10移除在凹陷或穿孔22的外部的過量的填料材料24。圖3提供根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的層壓式層片組件28的透視圖。如顯示的那樣，單個層片10可附連或?qū)訅旱僵`個或多個內(nèi)部層片30上，以產(chǎn)生層壓式層片組件28。內(nèi)部層片30可包括陶瓷基質(zhì)復合物、金屬基質(zhì)復合物或有機基質(zhì)復合物中的ー個或多個。對于本文考慮的應用，多種層片10、30可形成為單維度或多維度編織織物，并且對該多種層片10、30進行制造、層壓和成形以形成期望的構(gòu)件的方法不意圖限制本發(fā)明。例如，単獨的層片10、30可単獨地形成為層壓到襯底上的帶層，以產(chǎn)生期望的構(gòu)件。
因而本文描述的制造方法提供了優(yōu)于現(xiàn)有的在制造之后的加工技術(shù)的若干技術(shù)和商業(yè)優(yōu)點。例如，在形成系統(tǒng)構(gòu)件之前從單個層片10移除部分16允許對單個層片10的整個表面區(qū)域有不受限制的接近，以容許將間斷表面12精確地定位在期望位置處，而沒有意外損害系統(tǒng)構(gòu)件的內(nèi)部層片28的風險。另外，間斷表面12的精確布置不受系統(tǒng)構(gòu)件的最終形狀、位置或可接近性限制。本書面描述使用實例來公開本發(fā)明，包括最佳模式，并且還使本領(lǐng)域任何技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)，以及執(zhí)行任何結(jié)合的方法。本發(fā)明的可授予專利的范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它實例。如果這樣的其它實例包括不異于權(quán)利要求的字面語言的結(jié)構(gòu)元素，或者如果這樣的其它實例包括與權(quán)利要求的字面語言無實質(zhì)性差異的等效結(jié)構(gòu)元素，則它們意圖處于權(quán)利要求的范圍之內(nèi)?！?br> 權(quán)利要求
1.一種用于制造復合物(10)的方法，包括 a.對外部層片(14)打孔，以產(chǎn)生通過所述外部層片的穿孔(22)； b.將填料材料(24)插入所述穿孔(22)中；以及 c.將所述外部層片(14)層壓到內(nèi)部層片(30)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述方法進一步包括用陶瓷基質(zhì)復合物形成所述外部層片(14)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述打孔包括鉆通所述外部層片(14)，以產(chǎn)生通過所述外部層片(14)的所述穿孔(22)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述方法進一步包括用潤滑劑填充所述外部層片(14)中的所述穿孔(22)的至少一部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述方法進一步包括用氮化硼或聚四氟乙烯中的至少一個填充所述外部層片(14)中的所述穿孔(22)的至少一部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述層壓包括將所述外部層片(14)層壓到陶瓷基質(zhì)復合物、金屬基質(zhì)復合物或有機基質(zhì)復合物中的至少一個上。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于制造復合表面的方法。一種用于制造復合物(10)的方法包括對外部層片(14)打孔以產(chǎn)生通過外部層片(14)的穿孔(22)，以及將填料材料(24)插入穿孔(22)中。該方法進一步包括將外部層片(14)層壓到內(nèi)部層片(30)上。
文檔編號B32B38/00GK102825898SQ201210198080
公開日2012年12月19日 申請日期2012年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月16日
發(fā)明者H.C.羅伯茨三世, R.A.布里廷厄姆 申請人:通用電氣公司