使用熱塑性彈性體材料現(xiàn)場注射成型的緊固件帽密封件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開的實(shí)施方式總體涉及用于機(jī)械緊固件的腐蝕及電磁效應(yīng)（ΕΜΕ)防護(hù)，并且 更具體地涉及使用熱塑性彈性體（ΤΡΕ)化合物在末端模具中的現(xiàn)場注射成型而直接成型 到緊固件頭上的帽密封件。
【背景技術(shù)】
[0002] 飛行器和其它機(jī)械系統(tǒng)的構(gòu)造需要用于結(jié)構(gòu)性組件的大量緊固件。在很多情況 下，被安裝的緊固件的暴露部必須被保護(hù)防止腐蝕，以密封燃料阻隔件，或者設(shè)置有補(bǔ)充的 電磁效應(yīng)（ΕΜΕ)防護(hù)。在目前的復(fù)合材料飛行器結(jié)構(gòu)中，單獨(dú)的防護(hù)帽被成型然后利用密 封粘合劑安裝在鎖定軸環(huán)或類似暴露元件上。這個(gè)過程耗時(shí)、成本密集并且需要多個(gè)檢測 點(diǎn)。
[0003] 因此期望提供一種用于現(xiàn)場安裝的緊固件的腐蝕及ΕΜΕ防護(hù)的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 示例性實(shí)施方式提供了一種用于密封緊固件的方法，其中提供了模具，所述模具 具有用于成型材料的進(jìn)口端口。然后將所述模具定位在緊固件上，并且將所述模具密封在 一結(jié)構(gòu)上。然后將成型材料注射到所述模具中。然后去除所述模具，以留下形成在所述緊 固件上并且密封到所述結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場成型的帽。
[0005] -種采用現(xiàn)場注射成型緊固件帽的方法的系統(tǒng)，其結(jié)合有模具，所述模具具有空 腔，所述空腔被設(shè)定尺寸成接收在結(jié)構(gòu)中的緊固件上。進(jìn)口端口與所述空腔連通，以接收成 型材料。所述模具上的圓周密封表面被設(shè)定尺寸成在所述結(jié)構(gòu)的環(huán)繞所述緊固件的表面上 提供密封圓周。注射系統(tǒng)通過所述進(jìn)口端口提供成型材料。
【附圖說明】
[0006] 已經(jīng)討論的特征、功能和優(yōu)點(diǎn)在本公開的各種實(shí)施方式中可以獨(dú)立地實(shí)現(xiàn)，或者 可在其它實(shí)施方式中組合，參考以下描述和附圖可以看到進(jìn)一步的細(xì)節(jié)。
[0007] 圖1是用于將現(xiàn)場成型的密封帽安裝在復(fù)合多層結(jié)構(gòu)中的已安裝的緊固件上的 模具和注射系統(tǒng)的截面圖示；
[0008] 圖2是完成的已成型的密封帽的隱藏線圖示；
[0009] 圖3Α是在示例性實(shí)施方式中采用的模具的剖視上等距視圖；
[0010] 圖3Β是圖3Α的模具的下等距視圖；
[0011] 圖4是提供模具定位的機(jī)器人系統(tǒng)的示意圖；
[0012] 圖5是用于實(shí)施所公開的實(shí)施方式的方法的流程圖；
[0013] 圖6是本實(shí)施方式可采用的飛行器生產(chǎn)及保養(yǎng)方法的流程圖；以及
[0014] 圖7是采用實(shí)施方式的飛行器的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 本文中描述的實(shí)施方式和方法提供了一種用于緊固件的腐蝕及ΕΜΕ防護(hù)的密封 帽，當(dāng)安裝在具有模具的結(jié)構(gòu)中（在本文中限定為"現(xiàn)場"）時(shí)，該密封帽直接創(chuàng)建在暴露 的緊固件元件上，該模具施加到暴露的緊固件上并且密封到環(huán)繞著緊固件的表面。采用注 射系統(tǒng)來為模具填充成型材料，以創(chuàng)建密封帽。參照附圖，圖1示出了具有孔12的層狀復(fù) 合結(jié)構(gòu)10,緊固件14穿過孔12安裝。針對(duì)示出的特定實(shí)施方式，緊固件具有：緊固端16， 緊固端16具有軸環(huán)18,軸環(huán)18接合結(jié)構(gòu)10的表面20 ;以及頭22,頭22接合相對(duì)的表面 24。模具26具有空腔27,空腔27被設(shè)定尺寸成接收在緊固端16和軸環(huán)18上并且在環(huán)繞 軸環(huán)的表面20上提供由直徑28表示的密封圓周。注射系統(tǒng)30可以是諸如熱熔槍的手持 式槍、手持式螺釘驅(qū)動(dòng)注射系統(tǒng)或在示例性實(shí)施方式中用于手持操作的類似裝置，注射系 統(tǒng)30附接至模具中的進(jìn)口端口 32,用于將塑性狀態(tài)下的成型材料注射到模具26中。
[0016] 將諸如ΤΡΕ的成型材料注射到模具26中，接著從表面20去除模具，留下如圖2中 看到的現(xiàn)場成型的帽34。帽34被密封到在密封圓周內(nèi)的表面20,并且為緊固端16和軸環(huán) 18提供腐蝕及ΕΜΕ防護(hù)。
[0017] 成型的密封帽34的示例性實(shí)施方式采用ΤΡΕ材料，諸如購自DuPont的HytreK?熱 塑性聚醚酯嵌段共聚物、購自Daikin的DAI-EL?熱塑性T-530熱塑性含氟彈性體以及購自 Kraiburg的可采用對(duì)噴氣燃料以及其它液壓流體展現(xiàn)良好耐受性，具有良好低 溫性能（低玻璃化轉(zhuǎn)變點(diǎn)）、低熔點(diǎn)和至底漆的良好粘著性的可比制劑。在另選實(shí)施方式 中，可采用聚砜（PSU)、聚苯砜（PPSU)或熱固性彈性體，所述熱固性彈性體諸如三元乙丙橡 膠（EPDM)、氟橡膠（FKM)、氯丁橡膠（CR)、丁腈橡膠（NBR)、甲基乙烯基硅橡膠（VMQ)、丁苯橡 膠（SBR)、聚氨酯或固化劑活化的含氟彈性體，諸如購自大金工業(yè)株式會(huì)社的DAI-EL G558。 熱固性彈性體在高溫下需要更長的時(shí)間來固化，并且可能需要額外的時(shí)間以及設(shè)施/工具 來現(xiàn)場施加材料。
[0018] TPE材料特別適用于ΕΜΕ防護(hù)，因?yàn)橛搔ウナ录?dǎo)致的火花將最有可能在TPE中提 供臨時(shí)熔體，這將是自密封的并且通過重新凝固而自修復(fù)。
[0019] 可使用施加在密封圓周28內(nèi)的表面上的底漆或粘合劑來完成表面20的處理，以 增強(qiáng)被成型的帽34到該表面的密封。針對(duì)金屬或熱塑性表面的示例性實(shí)施方式采用甲乙 酮（ΜΕΚ)、甲苯或聚丙烯酸甲酯（ΡΜΑ)或者其組合中的樹脂溶液，諸如購自陶氏化學(xué)公司的 Thixon 406,作為表面處理。
[0020] 在各實(shí)施方式中，模具26可被機(jī)加工，或者本身由諸如購自DuPont的Teflon?的 聚四氟乙烯（PTFE)或類似不粘材料成型，或者是諸如不銹鋼的金屬。模具26的示例性實(shí) 施方式詳細(xì)示出在圖3A和圖3B中。簡單的柱體36結(jié)合有內(nèi)空腔38,作為密封帽模具。與 內(nèi)空腔38連通的注射端口 40設(shè)置在柱體的上表面41上，以附接至注射系統(tǒng)30 (如圖1中 示出）。溢流端口 42設(shè)計(jì)成允許模具的完全填充。溢流端口 42被示出為作為位于柱體的 下密封圓周44中的孔。使成型材料溢流創(chuàng)建出柄腳或澆口，該柄腳或澆口不會(huì)綁定模具或 防止去除，并且在固化之后容易從帽34切除。使用PTFE或用于模具的類似材料為模具空 腔提供了"不粘"表面，在完成注射工藝時(shí)允許增強(qiáng)模具從密封帽脫離。對(duì)于不銹鋼或其它 金屬模具，可采用諸如購自Henkel Adhesives International的F:r?kot__ 700-NC?的脫模 劑，在模具接合在表面20上之前將其噴灑到空腔中。提供了諸如鐘形空腔38的模具的細(xì) 節(jié)，以改進(jìn)豎直壁和表面20之間的過渡。如在圖1和圖2中概括描繪的，成型的帽34應(yīng)該 具有與平坦表面20的逐步過渡，以更好的結(jié)合質(zhì)量將帽附著至表面。
[0021] 在各實(shí)施方式中，模具26和注射系統(tǒng)30可手動(dòng)定位在緊固件上，用于成型密封 帽；或者可采用自動(dòng)化系統(tǒng)，采用機(jī)器人元件將模具定位在緊固件上。使用機(jī)器人系統(tǒng)可通 過允許將高壓施加到模具上而增強(qiáng)密封帽到表面的附著，以維持成型材料注射和初步固化 期間的密封。對(duì)于以密集陣列放置在結(jié)構(gòu)中的緊固件，模具可采用多個(gè)空腔來覆蓋多個(gè)緊 固件，用于在單個(gè)步驟中注射密封帽。
[0022] 在圖4中示出了成型系統(tǒng)的機(jī)器人實(shí)施的圖示。采用機(jī)器人50將模具26定位在 結(jié)構(gòu)10上的緊固件14之上。在示例性實(shí)施方式中采用視覺系統(tǒng)52和控制器54,以自動(dòng)地 定位模具26并且將模具密封在結(jié)構(gòu)10上，用于經(jīng)由注射系統(tǒng)56來注射成型材料。
[0023] 如圖5示出的，本文中公開的實(shí)施方式提供了一種用于將密封帽現(xiàn)場成型在結(jié)構(gòu)