制造彎曲陶瓷聲衰減板的方法
【專利說明】
【背景技術(shù)】
[0001]本發(fā)明涉及聲衰減板的一般領(lǐng)域。更具體地，涉及用于減少由航空發(fā)動機(jī)(例如燃?xì)鉁u輪)或其排氣裝置產(chǎn)生的噪音的聲衰減板。
[0002]為了減少燃?xì)鉁u輪的排氣管中的噪音，已知在確定所述管的元件表面提供聲衰減板。那些板通常由具有多孔表面的壁和固體反射壁構(gòu)成，其中所述多孔表面對于其希望削減的聲波具有可透過性，所述固體反射壁具有網(wǎng)格結(jié)構(gòu)(cellular structure)，例如蜂窩狀結(jié)構(gòu)或多孔結(jié)構(gòu)，其被安排在那兩個(gè)壁之間。根據(jù)熟知的方法，所述板形成Helmholtz型共鳴器，其作用是削減所述管中產(chǎn)生的某一頻率范圍的聲波。
[0003]所述類型的板的組成元件(壁和網(wǎng)格體)一般由金屬材料制成，如文件US 5 912442和GB 2 314 526所述。然而，在通常需要考慮減輕重量的技術(shù)領(lǐng)域(例如航空航天)中，米用金屬材料制成的聲發(fā)減板是相對不利的。
[0004]文件US 8 043 690表述了具有由復(fù)合材料(由基質(zhì)致密化的纖維強(qiáng)化件)制成的壁和網(wǎng)格體的聲衰減板，由此相較于傳統(tǒng)利用的金屬材料而言實(shí)現(xiàn)了減重。但是，該文件僅公開了平面形狀的板或板亞部件(subassembly)，從而，如果要提供帶有聲學(xué)處理的圓柱形或截頭圓錐形的部件，就需要在該部件的壁上排列許多平面或直線形的聲衰減次部件。這種制造計(jì)數(shù)需要大量的操作來用平面亞部件制成聲學(xué)板，由此不利于所述板制造中相關(guān)的優(yōu)化和成本問題。
[0005]需要一種使聲衰減板能夠由復(fù)合材料制成(尤其是由陶瓷基質(zhì)復(fù)合(CMC)材料制成)，并且具有與需要隔音的部件形狀相配的彎曲形狀的方案。
[0006]本發(fā)明的目的和內(nèi)容
[0007]為此，本發(fā)明提供一種制造聲衰減板的方法，所述聲衰減板由彎曲形狀的陶瓷基質(zhì)復(fù)合(CMC)材料制成，所述方法包括如下步驟:
[0008].用陶瓷前體樹脂浸漬確定網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的纖維結(jié)構(gòu)；
[0009].使所述陶瓷前體樹脂聚合化，同時(shí)使網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的纖維結(jié)構(gòu)保持在呈現(xiàn)彎曲形狀的工件上，所述彎曲形狀對應(yīng)于該網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的最終形狀；
[0010].將所述網(wǎng)格結(jié)構(gòu)與第一和第二表層對接，以封閉所述結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格單元，各表層由陶瓷前體樹脂浸漬的纖維結(jié)構(gòu)形成，各表層在所述表層的樹脂聚合化之前或之后與所述網(wǎng)格結(jié)構(gòu)對接；
[0011].使由所述網(wǎng)格結(jié)構(gòu)和第一和第二表層構(gòu)成的組件熱解；和
[0012].通過化學(xué)氣相滲透法(CVI)致密化所述組件。
[0013]因此，根據(jù)本發(fā)明的方法，先制成網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，然后通過浸漬樹脂的聚合化使所述網(wǎng)格結(jié)構(gòu)以所需的彎曲形狀加固。在該階段，即在聚合化之后和通過熱解將樹脂轉(zhuǎn)化成陶瓷之前，所述網(wǎng)格結(jié)構(gòu)顯示具有足夠硬度以自我支持并保持其彎曲形狀，同時(shí)仍具有一定量的撓性或可形變性。同樣地，將所述表層組裝至網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，同時(shí)其處于浸漬階段或聚合化階段，即，在其浸漬樹脂熱解之前。因此，聲衰減板可采用CMC材料制成，并且具有與其待納入的部件的形狀準(zhǔn)確相配的彎曲形狀。
[0014]當(dāng)把聲學(xué)板的組成部件(處于浸漬階段)組裝在一起時(shí)，其仍顯示撓性或可形變性，這能夠減小待組裝到一起的部件之間的空隙，從而使待制造的聲學(xué)板成品具有更佳的形狀容差(shape tolerance)。
[0015]此外，加固的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)還有作為表層的保持和形狀支持物的作用，由此使那些元件無需采用成形工件就能熱解并致密化，因此降低了該聲衰減板的制造成本。
[0016]通常利用CVI來使聲學(xué)板的元件致密化(共致密)，CVI的作用是強(qiáng)化那些元件之間的接合。
[0017]在本發(fā)明方法的第一方面，在使表層的浸漬樹脂聚合化之前，使兩個(gè)表層中至少一個(gè)對接至所述網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，所述方法包括在該對接步驟之后和熱解步驟之前使表層的樹脂聚合化的步驟。
[0018]在本發(fā)明方法的第二方面中，將兩個(gè)表層中的一個(gè)置于工件上，所述工件具有穿透所述表層的針，將網(wǎng)格結(jié)構(gòu)與置于該工件上的所述表層對接，從而在所述表層上穿孔。因此，在聲學(xué)表層上制造穿孔，同時(shí)將所述表層與所述網(wǎng)格結(jié)構(gòu)組裝。
[0019]在本發(fā)明方法的第三方面，在與網(wǎng)格結(jié)構(gòu)對接之前使兩個(gè)表層中至少一個(gè)的樹脂聚合化，在聚合化過程中，使所述表層保持在具有與網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的彎曲形狀相似的彎曲形狀的工件上，并且其中將至少包含陶瓷前體樹脂的粘合劑置于即將與表層接觸的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的部分上。
[0020]在本發(fā)明方法的第四方面，所述粘合劑還包含固體填料，該固體填料由耐火材料粉末構(gòu)成。
[0021]在本發(fā)明方法的第五方面，在第一表層的浸漬樹脂已經(jīng)聚合化之后，并且在將第二表層對接至所述網(wǎng)格結(jié)構(gòu)之前，將該第一表層對接至所述網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，所述方法包括在第一表層中制造多個(gè)穿孔的步驟，第二表層在所述多個(gè)穿孔制造步驟之后對接至所述網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。
[0022]在本發(fā)明方法的第六方面中，所述方法包括制造確定網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的可延展纖維結(jié)構(gòu)。所述可延展纖維結(jié)構(gòu)可具體通過三維編織或多層編織制成。
[0023]所述網(wǎng)格體和相關(guān)聯(lián)的表層由熱結(jié)構(gòu)復(fù)合材料即復(fù)合材料制成，尤其是碳/碳復(fù)合材料或陶瓷基質(zhì)復(fù)合材料。當(dāng)這些元件由陶瓷基質(zhì)復(fù)合材料制成時(shí)，所述網(wǎng)格體和表層的結(jié)構(gòu)可以具體由碳化硅纖維制成，而網(wǎng)格結(jié)構(gòu)和表層的浸漬樹脂可以是碳化硅前體樹月旨，并且其中致密化步驟包括碳化硅的化學(xué)氣相滲透。
【附圖說明】
[0024]本發(fā)明的其它特點(diǎn)和優(yōu)勢通過下文關(guān)于本發(fā)明【具體實(shí)施方式】的描述并參照附圖而顯見，所述【具體實(shí)施方式】以非限制示例的形式給出，附圖中:
[0025].圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的已彎曲的聲衰減板的圖解透視圖；
[0026].圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的制造彎曲聲衰減板的方法的步驟流程圖；
[0027].圖3是用于制造網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的可延展纖維結(jié)構(gòu)的圖解透視圖；
[0028]?圖4A?4C顯示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的可延展纖維結(jié)構(gòu)的制造方法；
[0029]?圖5A?5C顯示根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方式的可延展纖維結(jié)構(gòu)的制造；
[0030]?圖6A和6B根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的可延展的纖維結(jié)構(gòu)的兩個(gè)連續(xù)編織平面的分別的放大圖；
[0031]?圖7A?7L顯示根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式的用于制造與圖6A和6B的纖維結(jié)構(gòu)類型相同的纖維結(jié)構(gòu)的編織平面，但其中瑋紗和經(jīng)紗相對于網(wǎng)格單元軸以45°取向；
[0032].圖8是顯示在成形工件上延展的纖維結(jié)構(gòu)的圖解透視圖；
[0033].圖9是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式用于聲衰減板的彎曲網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的透視圖；
[0034].圖10是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式用于形成聲衰減板的板的兩種纖維結(jié)構(gòu)的圖解視圖；和
[0035].圖11是顯示浸漬階段的表層與聚合化階段的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)組裝的圖解分解透視圖。
[0036]實(shí)施方式詳沐
[0037]本發(fā)明的聲衰減板，或更準(zhǔn)確地，其組成元件，由熱結(jié)構(gòu)復(fù)合材料(即具有良好機(jī)械性質(zhì)并能夠在高溫下保持這些性質(zhì)的復(fù)合材料)制成。典型的熱結(jié)構(gòu)復(fù)合材料有:由用碳基質(zhì)致密化進(jìn)行碳纖維強(qiáng)化的碳纖維形成的碳/碳(C/C)復(fù)合材料，和由用陶瓷基質(zhì)(至少部分)致密化進(jìn)行耐火纖維強(qiáng)化(碳或陶瓷纖維)的陶瓷基質(zhì)復(fù)合(CMC)材料。CMC的示例有:C/SiC復(fù)合物(碳纖維強(qiáng)化和碳化硅基質(zhì))、C/C-SiC復(fù)合物(碳纖維強(qiáng)化和包含碳相(一般離纖維較近)和碳化硅相的基質(zhì))，和SiC/SiC復(fù)合物(均由碳化硅制成的強(qiáng)化纖維和基質(zhì))，和氧化物/氧化物復(fù)合物(均由氧化鋁制成的基質(zhì)和強(qiáng)化纖維)。可在強(qiáng)化纖維和基質(zhì)之間置入相間層，以改善材料的機(jī)械強(qiáng)度。
[0038]采用熱結(jié)構(gòu)復(fù)合材料來制造部件是熟知的。
[0039]圖1顯示具有網(wǎng)格結(jié)構(gòu)11的聲衰減板10，該網(wǎng)格結(jié)構(gòu)排在具有穿孔1