相關申請的交叉參考和優(yōu)先權主張

本申請主張于2014年11月3日提交的申請?zhí)枮間b1419529.1的gb專利申請的優(yōu)先權。

本公開一般涉及制造復合材料部件，具體涉及使用犧牲纖維制造諸如聲音衰減設備的復合材料表面片材的部件。

背景技術：

減少航空器噪音對航空運輸?shù)脑鲩L和對于改善生活在機場附近的人們的生活質(zhì)量是重要的。與航空器相關聯(lián)的噪音可以從航空器上的各種來源中并由各種機制產(chǎn)生。例如，渦輪風扇式航空器發(fā)動機的風扇可以是具有現(xiàn)代高旁通比渦輪風扇式航空器發(fā)動機的航空器在起飛和著陸期間的主要噪音源。

在航空器發(fā)動機內(nèi)使用噪音衰減設備是已知的?，F(xiàn)有的噪音衰減設備可以設計成實現(xiàn)所期望的聲學性能。然而，根據(jù)所要求的規(guī)格設計且制造這種噪音衰減設備以實現(xiàn)所期望的聲學性能可能是困難的、耗時的且昂貴的。

因此，期望對此進行改進。

技術實現(xiàn)要素：

一方面，本公開描述了用于制造穿孔復合材料部件的方法。該方法包括：

制備前體，所述前體包括嵌入固化基質(zhì)材料中且插設到兩個可移除層片之間的結(jié)構纖維，所述前體還包括延伸通過可移除層片、基質(zhì)材料并且在結(jié)構纖維之間延伸的犧牲纖維；

從前體中移除可移除層片中的至少一個；以及

在移除可移除層片中的至少一個之后，從前體中移除犧牲纖維，以在犧牲纖維的位置處的前體中形成通孔。

移除犧牲纖維可以包括致使犧牲纖維分解。

移除可移除層片中的至少一個可以致使犧牲纖維的端部變成暴露的以便于犧牲纖維的分解。

移除可移除層片中的至少一個可以致使犧牲纖維的切斷。

該方法可以包括在移除兩個可移除層片之后移除犧牲纖維。

移除犧牲纖維可以包括致使犧牲纖維的蒸發(fā)。

犧牲纖維可以包括熱塑性脂肪族聚酯。

犧牲纖維可以包括聚交酯(pla)。

移除犧牲纖維可以包括致使犧牲纖維的溶解。

犧牲纖維可以包括下列中的一種：聚丙烯酰胺、聚丙烯酸酯、丙烯酰胺-丙烯酸二甲基氨基乙酯共聚物、聚胺、聚乙烯亞胺、聚酰氨基胺以及聚環(huán)氧乙烷。

犧牲纖維可以包括下列中的一種：水溶性聚環(huán)氧乙烷、水解乙酸纖維素和聚乙烯醇。

犧牲纖維可以涂覆有阻礙犧牲纖維和基質(zhì)材料之間的化學反應的試劑。

結(jié)構纖維可以是無折皺織物的一部分。

可移除層片可以包括涂覆有聚四氟乙烯的玻璃纖維織物。

該方法可以包括從前體中剝離可移除層片以致使犧牲纖維的切斷。

另一方面，本公開描述了使用前體制造穿孔復合材料部件的方法，所述前體包括嵌入固化基質(zhì)材料中且插設到兩個可移除層片之間的結(jié)構纖維，其中該前體還包括延伸通過可移除層片、基質(zhì)材料并且在結(jié)構纖維之間延伸的犧牲纖維。該方法包括：

從前體中移除可移除層片；以及

在移除可移除層片之后，從前體中移除犧牲纖維，以在犧牲纖維的位置處的前體中形成通孔。

移除犧牲纖維可以包括致使犧牲纖維分解。

移除可移除層片可以致使犧牲纖維的端部變成暴露的以便于犧牲纖維的分解。

移除可移除層片可以致使犧牲纖維的切斷。

移除犧牲纖維可以包括致使犧牲纖維的蒸發(fā)。

移除犧牲纖維可以包括致使犧牲纖維的溶解。

該方法可以包括從前體中剝離可移除層片以致使犧牲纖維的切斷。

另一方面，本公開描述了用于制造穿孔復合材料部件的前體。該前體包括：

具有第一表面和相對第二表面的疊層，該疊層包括嵌入固化基質(zhì)材料中且插設到第一表面和第二表面之間的結(jié)構纖維；和

延伸通過疊層并通過疊層的第一表面和第二表面的犧牲纖維，該犧牲纖維可從疊層中移除以在犧牲纖維的位置處的疊層中形成通孔；和

纖維切斷構件，所述纖維切斷構件可移除地附接至疊層并且配置成在將纖維切斷構件從疊層中移除時切斷犧牲纖維。

該纖維切斷構件可以包括抵靠疊層的第一表面設置的第一可移除外層片。前體可以包括抵靠疊層的第二表面設置的第二可移除外層片。

該纖維切斷構件可以配置成不與基質(zhì)材料化學結(jié)合。

該纖維切斷構件可以包括涂覆有聚四氟乙烯的玻璃纖維織物。

犧牲纖維可以涂覆有阻礙犧牲纖維和基質(zhì)材料之間的化學反應的試劑。

結(jié)構纖維可以是無折皺織物的一部分。

犧牲纖維可以配置成在不會對結(jié)構纖維或?qū)|(zhì)材料有害的溫度下蒸發(fā)。

犧牲纖維可以包括熱塑性脂肪族聚酯。

犧牲纖維可以包括聚交酯(pla)。

犧牲纖維可以配置成使用不會對結(jié)構纖維或?qū)|(zhì)材料有害的溶劑來溶解。

犧牲纖維可以是水溶性的。

犧牲纖維可以包括下列中的一種：聚丙烯酰胺、聚丙烯酸酯、丙烯酰胺-丙烯酸二甲基氨基乙酯共聚物、聚胺、聚乙烯亞胺、聚酰氨基胺以及聚環(huán)氧乙烷。

犧牲纖維可以包括下列中的一種：水溶性聚環(huán)氧乙烷、水解乙酸纖維素和聚乙烯醇。

從下面所包括的具體實施方式和附圖中，本申請的主題的這些和其它方面的進一步細節(jié)將變得顯而易見。

附圖說明

現(xiàn)在參考附圖，其中：

圖1是包括示例性噪音衰減設備的剖面部分的局部軸測圖；

圖2a是沿圖1的線2-2截取的圖1的噪音衰減設備的局部橫截面圖，其示出了根據(jù)一個實施例通過該設備的復合材料穿孔表面片材的示例性通孔；

圖2b是沿圖1的線2-2截取的圖1的噪音衰減設備的局部橫截面圖，其示出了根據(jù)另一實施例通過該設備的復合材料穿孔表面片材的其它示例性通孔；

圖3是用于制造圖1的噪音衰減設備的穿孔復合材料表面片材的示例性前體的示意性橫截面圖；

圖4示出了插入到圖3的前體中的犧牲纖維的示例性橫截面形狀；

圖5是圖3的前體的結(jié)構纖維的示例性疊層和兩個可移除外層片的分解圖；

圖6示出了犧牲纖維穿透圖3的前體的可移除外層片并且還穿透結(jié)構纖維的示例性縫合的應用；

圖7是根據(jù)圖6中所示的縫合方法應用的犧牲纖維的示例性縫合的軸測圖；

圖8示出了犧牲纖維穿透圖3的前體的可移除外層片并且還穿透結(jié)構纖維的另一示例性縫合的應用；

圖9a、圖9b和圖9c分別示出了圖3的前體的頂視圖、橫截面視圖和底視圖，所述前體包括根據(jù)圖8中所示的縫合方法縫合的犧牲纖維；

圖10是示出了用于制造圖1的噪音衰減設備的穿孔復合材料表面片材的方法的流程圖；

圖11是根據(jù)圖10的方法制造的圖1的噪音衰減設備的示例性穿孔復合材料表面片材的示意性橫截面圖；以及

圖12是示出了圖10的方法的示例性實施例的流程圖。

具體實施方式

通過參考附圖描述了各種實施例的各方面。

本公開涉及制造穿孔復合材料部件。例如，這種復合材料部件可以是用于航空器和其它應用的噪音衰減設備(有時稱為“聲襯”或“隔音板”)的一部分。在各種方面中，本公開涉及制造諸如包含復合材料的噪音衰減設備的穿孔表面片材的部件，所述復合材料包括碳纖維、玻璃纖維和/或天然纖維增強性結(jié)構。噪音衰減設備(比如本文中參考的那些)可以適用于航空器發(fā)動機、航空器、火車、卡車或其它交通工具的乘客艙、航空器和其它交通工具的結(jié)構框架/主體，以及需要噪音衰減的工業(yè)/民用或其它應用。

在一些實施例中，制造穿孔復合材料部件(比如，用于噪音衰減設備的表面片材)可以包括使用插入到復合材料前體中且隨后被移除的犧牲纖維以在復合材料部件中形成一個或多個通孔。例如，犧牲纖維的移除可以包括機械地取出犧牲纖維或致使犧牲纖維分解。使用犧牲纖維在穿孔表面片材中形成通孔可以具有超越傳統(tǒng)通孔形成方法(例如，機械鉆孔、激光鉆孔、掩模層壓板的噴砂處理)的優(yōu)點。例如，在一些實施例中，使用犧牲纖維可以導致相對更強韌的復合材料部件，因為通孔不會切穿(即，交叉、損壞)部件的結(jié)構纖維，而使用其它傳統(tǒng)的鉆孔方法可能出現(xiàn)這些情況。此外，避免對結(jié)構纖維造成損壞也可以降低將結(jié)構纖維的切割區(qū)段暴露于水分的風險，從而降低流體進入和分層的風險。另外，與一些激光鉆孔方法相比，使用如本文中所描述的犧牲纖維可能不會在部件中產(chǎn)生的通孔周圍導致明顯的熱影響區(qū)和局部分層。從以下描述中，這些和其它優(yōu)勢將變得顯而易見。

圖1是根據(jù)本公開的包括示例性噪音衰減設備10的剖面部分的局部軸測圖。噪音衰減設備10可以包括一個或多個穿孔表面片材12(以下稱為“表面片材12”)、一個或多個蜂巢狀結(jié)構或其它蜂窩芯14(以下稱為“蜂窩芯14”)以及一個或多個聲音反射背襯板16(以下稱為“背襯板16”)。蜂窩芯14可以結(jié)合于表面片材12和背襯板16之間。蜂窩芯14可以將表面片材12和背襯板16之間的空間劃分成多個平行單元14a。表面片材12可以包括延伸通過其中的一個或多個通孔18?？梢愿鶕?jù)已知或其它方法來選擇通孔18的數(shù)量、大小、形狀以及間距以構建期望的聲學性能。在一些實施例中，可以規(guī)定通孔18，以便在表面片材12的表面積的約5％至約12％之間進行穿孔。在一些實施例中，可以選擇通孔18以便在表面片材12的表面積的約4％至約10％之間進行穿孔。在一些實施例中，可以選擇通孔18以便在表面片材12的表面積的約5％至約20％之間進行穿孔。在一些實施例中，也可以將背襯板16進行穿孔以為了防結(jié)冰的目的而允許加熱空氣通過。

在使用期間，表面片材12可以是面向噪音源，并且可以根據(jù)許多機制發(fā)生撞擊表面片材12的聲波衰減，比如：當聲波通過通孔18穿透表面片材12時，由于摩擦而導致的能量損失；當聲波擴展到單元14a中時的壓力損失；以及通過已經(jīng)從背襯板16處反射且正在返回的先前聲波在單元14a中進入且行進的聲波的無功消除。在一些實施例中，可以選擇(即，調(diào)諧)單元14a的深度(即，芯14的厚度)以衰減期望頻率或頻率范圍。由于多個通孔18可以與每個單元14a相連通，因此單元14a可以充當亥姆霍茲諧振腔。

具有圖1中所示構造的噪音衰減設備可以適用于航空器發(fā)動機。例如，噪音衰減設備10可以適合于安裝在航空器發(fā)動機的機艙或其它部件中。例如，噪音衰減設備10可以設置在航空器發(fā)動機的流動管道內(nèi)的選定位置中。這種流動管道可以包括機艙的入口管道、風扇管道和/或噴嘴組件。例如，噪音衰減設備10可以用作唇部聲襯/隔音板或入口聲襯/隔音板。噪音衰減設備10可以是具有大致直線或彎曲構形的單件式或多件式聲襯/隔音板的一部分。例如，噪音衰減設備10可以是用于安裝到航空器發(fā)動機的機艙中的單件式或多件式環(huán)形聲襯/隔音板的一部分，并且該聲襯/隔音板包括環(huán)繞中心軸線基本上呈360度延伸的噪音衰減區(qū)域。

圖1中所示的噪音衰減設備10可以包括單一自由度(以下稱為“sdof”)的聲襯/隔音板，但是本申請的各方面同樣適用于本文中未具體示出的雙自由度(以下稱為“2dof”)的聲襯/隔音板。例如，在2dof聲襯/隔音板中，穿孔表面片材12可以由兩層單元隔板14支撐，所述單元隔板14經(jīng)由穿孔間隔片材(未示出)彼此隔開。

噪音衰減設備10的聲學性能可以高度依賴于其包括通孔18的規(guī)格的構造并且還高度依賴于單元隔板14中的單元14a的深度。一般而言，本文中參考的這些類型的噪音衰減設備可以設計成最有效地降低有效感知噪音級，并且相應地單元隔板14的厚度(即，表面片材12和背襯板16之間的空間)可以是約1-2英寸(25-50mm)。

圖2a是沿圖1的線2-2截取的噪音衰減設備10的局部橫截面圖，其示出了與表面片材12的法向軸線“a”成一定角度地延伸通過設備10的表面片材12的示例性通孔18。示出了通孔18中的一個通孔的法向軸線并將其標記為“h”。

圖2b是沿圖1的線2-2截取的噪音衰減設備10的局部橫截面圖，其示出了延伸通過設備10的表面片材12且具有基本上平行于表面片材12的法向軸線“a”的法向軸線“h”的示例性通孔18。

圖3是用于制造噪音衰減設備10的穿孔表面片材12的示例性前體19的示意性橫截面圖。前體19可以包括預成形件，其包括注入已部分或完全固化的基質(zhì)材料26的結(jié)構纖維24。盡管本公開主要涉及制造穿孔表面片材12，但是應當理解的是前體19和本文中公開的方法可以用于制造具有纖維增強結(jié)構的其它穿孔復合材料部件。因此，本文中對表面片材12進行的參考旨在是非限制性的。前體19可以具有如圖所示的片材構形和法向軸線“a”。前體19可以包括兩個可移除外層片20、嵌入部分或完全固化的基質(zhì)材料26中且在可移除層片20之間插設的結(jié)構纖維24的疊層22。前體19還可以包括延伸通過可移除層片20、基質(zhì)材料26且在結(jié)構纖維24之間延伸的一個或多個犧牲纖維28(以下稱為“犧牲纖維28”)。在一些實施例中，相對較薄的隔離膜可以應用在一個或兩個可移除層片20和疊層22之間(例如，在表面22a、22b和它們各自的可移除層片20之間)。在表面22a和/或22b處期望更光滑表面的情況下，使用這種隔離膜可以是有益的。

本文使用的術語“前體’旨在包含構件或構件的組件，其用于制造最終復合材料部件(比如，表面片材12)但是在先于最終復合材料部件的制造工藝中的(例如，預最終)階段。例如，前體19可以包括最終復合材料部件的預成形件或者層壓板。例如，前體19可以包括結(jié)構纖維24(例如，編織物或無折皺織物)的干層、其間插有犧牲纖維28的結(jié)構纖維24的干層、注入已部分或完全固化的基質(zhì)材料26的結(jié)構纖維24和犧牲纖維28的疊層22，以及在移除犧牲纖維28之前嵌入固化基質(zhì)材料26中的結(jié)構纖維24和犧牲纖維28的疊層22。在一些實施例中，圖3中示出的前體19可以是固化的層壓板形式。

疊層22可以包括第一表面22a和相對第二表面22b，嵌入固化基質(zhì)材料26中的結(jié)構纖維24可以插設到第一表面22a和第二表面22b之間。第一表面22a可以表示面向噪音源的表面片材12的頂面，而第二表面22b可以表示面向背襯板16的表面片材12的相對底面。犧牲纖維28可以延伸穿過疊層22的厚度并且延伸通過第一表面22a和第二表面22b。

可移除外層片20可以包括適合的隔離介質(zhì)，通常在制造纖維增強復合材料時使用隔介質(zhì)。因此，可移除外層片20可以可移除地附接至疊層22。例如，可移除外層片20可以配置成不會化學結(jié)合到基質(zhì)材料26，從而可以在固化基質(zhì)材料26之后使其能容易地通過剝離來移除。例如，外層片20每個都可以包括粘結(jié)形成的塑料網(wǎng)，該塑料網(wǎng)包括從其中穿過的開孔并且不容易粘附其它聚合物。在將基質(zhì)材料24(例如，樹脂)注入到結(jié)構纖維24的疊層22中時，這種開孔可以允許基質(zhì)材料26從中透過。在一些實施例中，可移除外層片20每個都可以包括以商品名releaseease銷售的這類涂覆有聚四氟乙烯(ptfe)的玻璃纖維織物。在一些實施例中，外層片20可以包括編織介質(zhì)，其中該織物是多孔的并且提供可接受的抗撕裂性，該抗撕裂性允許通過剝離來移除外層片20并且還允許剪切犧牲纖維28。箭頭“p”示出了可移除外層片20從前體19的剝離。

在一些實施例中，可移除外層片20中的一個可以是稱為“濕式”剝離層片的外層片類型，這種類型的外層片可以便于添加用于預成形的工具(例如，芯軸、模具)。在這種情況下，可以在預成形之后將犧牲纖維28插入到前體19中。

可以使用已知的制造方法或者適合于制備纖維增強結(jié)構的其它制造方法來制備前體19。例如，前體19可以包括預浸漬結(jié)構纖維24，隨后對所述結(jié)構纖維24進行加熱以使前體19結(jié)合且固化?；蛘呋虼送?，前體19可以包括干式結(jié)構纖維24，隨后通過使用已知或其它樹脂注入工藝，例如，樹脂傳遞注入(rti)、樹脂傳遞模塑(rtm)、真空輔助樹脂傳遞模塑(vartm)、真空輔助樹脂注入(vari)、高壓滅菌器輔助樹脂注入(aari)、單線式注射(sli)、樹脂膜注入(rfi)和希曼復合材料樹脂注入模塑工藝(scrimp)，將基質(zhì)材料26注入所述干式結(jié)構纖維24?？梢栽诟邏簻缇鲀?nèi)或者高壓滅菌器外進行這種樹脂注入工藝。在一些情況下，優(yōu)選地，可以將犧牲纖維28插入具有與預浸漬結(jié)構纖維24相對的干式結(jié)構纖維24的前體19中，因為預浸漬結(jié)構纖維24可以使一些基質(zhì)材料26累積在縫合過程中使用的針上。

基質(zhì)材料26可以是任何已知類型或者適合于制備纖維增強結(jié)構的其它類型。例如，基質(zhì)材料26在b階段和c階段之間可以具有低于犧牲纖維28的熔融溫度的固化/凝膠溫度(例如，<150℃)。在各種實施例中，基質(zhì)材料26可以包括聚酯、乙烯基酯、環(huán)氧樹脂、苯并惡嗪和/或雙馬來酰亞胺。具有良好的著火、煙霧和毒性(fst)特性的一些基質(zhì)材料26可以適合于“艙內(nèi)”運輸應用。例如，根據(jù)具體應用和要求，基質(zhì)材料26可以包括下列產(chǎn)品中的一種：以商品名gurit銷售的產(chǎn)品名t-prime160；以商品名epo-tek銷售的產(chǎn)品名337；以商品名tygavac銷售的產(chǎn)品名toolfusion3；以商品名huntsman銷售的產(chǎn)品名renlamly120；以商品名huntsman銷售的產(chǎn)品名aralditely1564、aralditefst40002、aralditefst40003和aradur2594；以商品名cytek銷售的產(chǎn)品名cycom890和cycom5250-4；以商品名hexcel銷售的產(chǎn)品名rtm6和rtm651；以商品名momentive銷售的產(chǎn)品名epon862；以商品名henkel銷售的產(chǎn)品名loctitebz9120和loctitebz9121；以及以商品名raptorresins銷售的產(chǎn)品名bmi-1。

在一些實施例中，犧牲纖維28可以配置成在不會對前體19有害的溫度下蒸發(fā)。例如，犧牲纖維28可以包括熱塑性脂肪族聚酯。例如，犧牲纖維28可以包括聚乳酸或聚交酯(pla)(例如，0.5mm直徑和約160℃的熔融溫度)，所述聚乳酸或聚交酯具有分子式(c3h4o2)n并且是來源于可再生資源(比如，玉米淀粉、木薯根、木薯片或木薯淀粉、或甘蔗)的可生物降解的熱塑性脂肪族聚酯。例如，犧牲纖維28可以包括下列中的一種：聚丙烯酰胺、聚丙烯酸酯、丙烯酰胺-丙烯酸二甲基氨基乙酯共聚物、聚胺、聚乙烯亞胺、聚酰氨基胺以及聚環(huán)氧乙烷。在一些實施例中，在移除犧牲纖維28之前，可以將基質(zhì)材料26固化/膠化至介于b階段和c階段之間的水平，從而隨后可以通過蒸發(fā)移除犧牲纖維28來使基質(zhì)材料26完全固化。

或者，犧牲纖維28可以配置成通過使用不會對前體19有害的溶劑來溶解。例如，犧牲纖維28可以是水溶性的。在一些實施例中，犧牲纖維可以包括下列中的一種：水溶性聚環(huán)氧乙烷、水解乙酸纖維素和聚乙烯醇。

圖4示出了插入到前體19中的犧牲纖維28的示例性橫截面形狀。犧牲纖維28可以包括通過擠壓產(chǎn)生出的單絲。犧牲纖維28可以具有大體上呈圓形或非圓形的橫截面輪廓。犧牲纖維28的最大橫截面尺寸(例如，直徑)和形狀可以大體上相當于待形成于表面片材12中的通孔18的大小和形狀，以實現(xiàn)所期望的聲學性能。例如，在各種應用中，犧牲纖維28可以具有介于約0.8mm至約2mm之間的最大橫截面尺寸。在一些實施例中，犧牲纖維28可以是包括多個犧牲纖維28的犧牲紗線的一部分。犧牲纖維28可以是連續(xù)單絲的形式，或者可以是絲束形式的或纏繞在一起的連續(xù)纖絲組件的一部分。在一些實施例中，犧牲纖維28可以是中空的。

圖5是圖3的前體19的結(jié)構纖維24的示例性疊層22和可移除外層片20的分解圖。結(jié)構纖維24的疊層22可以包括多個織物層片24a-24d。在一些實施例中，一個或多個織物層片24a-24d可以包括無折皺織物。根據(jù)具體應用和要求，疊層22可以包括額外的織物層片24a-24d或少于圖中所示織物層片24a-24d的織物層片24a-24d。例如，疊層22的織物層片24a-24c可以包括5頁綜框碳織物層片，其分別具有0/90、+/-0.45和0/90的架構?？椢飳悠?4d可以包括下列中的一種：120樣式玻璃纖維織物；未固化樹脂表面修整劑；玻璃纖維覆面氈或起絨布；熱塑性覆面氈或起絨布；高達200℃時基本仍穩(wěn)定的熱塑性膜；薄(例如，0.002”或0.05mm)聚醚砜(pes)膜；薄(例如，0.002”或0.05mm)聚醚砜(pes)膜；薄(例如，0.002”或0.05mm)聚酰胺(pa)膜；以及薄(例如，0.002”或0.05mm)(ptfe)膜?？椢飳悠?4d可以經(jīng)過電暈(即，等離子體)處理，并且可以是透明的或者染色的。這種處理可以提供額外的抗紫外線性和耐磨性，并且在一些應用中可以不需要著色。根據(jù)應用，可以不需要織物層片24d。在一些應用中，可以在織物層片24a和可移除外層片20之間設置與織物層片24d的構造相同或者相似構造的額外織物層片。

在一個或者多個織物層片24a-24d中的織物可以與非催化環(huán)氧樹脂粉末或與基質(zhì)材料26兼容的其它粉末粘合，可以在預成形溫度(例如，在90℃和130℃之間)下活化所述基質(zhì)材料26，所述預成形溫度可以低于固化溫度。在預成形之后，疊層22可以足夠結(jié)實，并且便于通過如下所述的縫合將犧牲纖維28引入到前體19中?；蛘撸跓o需加熱前體19以活化粘合劑的情況下，可以將犧牲纖維28插入到前體19中。在一些實施例中，犧牲纖維28可以不包括緯線和經(jīng)線。可以使用以商品名liba或者karlmayer銷售的無折皺織物(ncf)機器來組裝疊層22和可移除外層片20，并且使用犧牲纖維28通過經(jīng)編、簇絨或者其它縫合風格/圖樣來將疊層22和可移除外層片20縫合在一起?？梢曰诏B層22的處理能力、表面片材12中所需穿孔量和對表面片材12所期望的聲學性能來選擇縫合風格和密度。根據(jù)所使用的機器，可以選擇縫合圖樣(例如，鏈狀、特里科經(jīng)編、改進的特里科經(jīng)編、暗線縫合、絨簇、經(jīng)編等)、頻率(例如，在壓延方向或者0°軸線上每英寸的線圈行列)、以及行距(跨壓延寬度的縫合行數(shù))。在一些實施例中，可以將犧牲纖維28插入(例如，縫合)干式織物層片24a-24d中。

圖6示出了使用縫合針穿透前體19的兩個可移除外層片20并穿透結(jié)構纖維24的犧牲纖維28的非限制性示例性縫合的應用?？p合犧牲纖維28的應用可以在不損壞結(jié)構纖維24的情況下使犧牲纖維28插入到結(jié)構纖維24之間。例如，在不破壞或者損壞結(jié)構纖維24或紗線的情況下，針可以偏轉(zhuǎn)結(jié)構纖維24或者紗線，以將犧牲纖維28插入其中間。在該具體實施例中，可以從前體19的相同側(cè)操作兩個縫合針。通過使用圖6中所示的縫合方法，犧牲纖維28偏離法向軸線a(圖2中示出)的角度可以在偏離法向軸線“a”0度(例如，平行)和偏離法向軸線“a”45度之間變化。圖6中所示的縫合方法也可以稱為“單側(cè)縫合”。

圖7是利用圖6中所示的縫合方法得到的犧牲纖維28的示例性縫合的軸測視圖。

圖8示出了穿透前體19的可移除外層片20并穿透結(jié)構纖維24的犧牲纖維28的另一種示例性縫合的應用。分三個步驟來說明犧牲纖維28的應用，將這三個步驟標記為1、2和3。圖8中所示的縫合工藝也可以稱為“絨簇”。支撐泡沫背襯30可以用于在縫合期間支撐前體19，并且可以在不損壞針的情況下允許針穿透前體19的厚度。也可使用具有允許針穿過的狹槽的更硬的支撐結(jié)構，而不是使用支撐泡沫背襯30。

圖9a、圖9b和圖9c分別示出了前體19的頂視圖、橫截面視圖和底視圖，所述前體19包括已根據(jù)圖8中所示的縫合方法進行縫合的犧牲纖維28。

圖10是示出了用于制造穿孔復合材料部件(比如，噪音衰減設備10的復合材料表面片材12)的示例性方法100的流程圖。方法100可以包括制備并且/或者使用如圖3中所示的前體19。例如，在一些實施例中，方法100可以包括：制備前體19，所述前體19包括嵌入固化基質(zhì)材料26中且插設到兩個可移除層片20之間的結(jié)構纖維24，其中前體19還包括延伸通過可移除層片20、基質(zhì)材料26并且在結(jié)構纖維24之間延伸的一個或多個犧牲纖維28(參見框102)；從前體19中移除可移除層片20中的至少一個(參見框104)；以及在移除可移除層片20中的至少一個之后，從前體19中移除犧牲纖維28，以在前體19中形成一個或者多個通孔18。

在方法100的一些實施例中，可能需要在移除犧牲纖維28之前對前體19進行非破壞性檢查(ndi)。例如，可能需要對前體19進行一次或者多次與ndi有關的掃描(例如，超聲波、放射顯影)，但是在前體19中沒有通孔18，從而可以更容易地解釋從這種掃描中得到的數(shù)據(jù)。

犧牲纖維28的移除可以包括：將犧牲纖維28從前體19中機械地取出、熔融犧牲纖維28以及撤出犧牲纖維28，或者使犧牲纖維28分解(例如，蒸發(fā)、溶解)。

如上所解釋，制備前體19可以包括形成包含結(jié)構纖維24的疊層22并且將基質(zhì)材料26(例如，樹脂)注入到結(jié)構纖維24之間。制備前體19還可以包括在將基質(zhì)材料26注入到結(jié)構纖維24之間之前，將犧牲纖維28插入到前體19中。

或者，用于制備前體19的結(jié)構纖維24可以用基質(zhì)材料26進行預浸漬并且加熱以使前體19結(jié)合且固化，而不是使用樹脂注入工藝。在這種情況下，可以在固化基質(zhì)材料26之前，將犧牲纖維28插入到前體19的結(jié)構纖維24之間。將犧牲纖維28插入到結(jié)構纖維24之間并且穿透可移除外層片20可以包括已知或者其它縫合技術。例如，犧牲纖維28的插入可以包括絨簇和/或經(jīng)編。在一些實施例中，可以根據(jù)美國專利號5,490,602的教導來將犧牲纖維28插入到前體19中，其全部內(nèi)容均通過引用的方式并入本文中。

可移除外層片20每個都可以包括防粘層片，例如，涂覆有聚四氟乙烯的玻璃纖維織物/網(wǎng)或者由聚酰胺(尼龍)制成的或經(jīng)過聚酯處理的干式織物，以便于后續(xù)通過剝離來移除。在各種實施例中，外層片20可以包括由尼龍或聚酯制成的輕質(zhì)至重質(zhì)編織物。在一些實施例中，外層片20可以包括尼龍編織的防粘織物，比如，以商品名tygavac銷售的產(chǎn)品編號60b或60br。

外層片20的移除可以包括將外層片20從圖3中所示的結(jié)構纖維24和基質(zhì)材料26中剝離(參見箭頭p)。由于犧牲纖維28可以延伸通過前體19的厚度(例如，延伸通過第一表面22a和第二表面22b并且在第一面22a與第二面22b之間延伸)并且延伸通過外層片20，所以外層片20的移除可以致使犧牲纖維28的切斷，從而暴露出犧牲纖維28的端部(即，在前體19的厚度兩邊的各側(cè)上)并且便于犧牲纖維28的分解。例如，由于可以穿透可移除外層片20縫合犧牲纖維28，所以外層片20的移除可以使在疊層22外側(cè)延伸的犧牲纖維28的部分從在疊層22內(nèi)側(cè)延伸(例如，延伸通過疊層22)的犧牲纖維28的部分斷裂。在一些情況下，可在第一表面22a和/或第二表面22b附近或在第一表面22a和/或第二表面22b處切斷犧牲纖維28。因此，可移除外層片20也可以稱為纖維切斷構件。外層片20的移除還可以將可能已經(jīng)從縫合工藝中產(chǎn)生的犧牲纖維28的扭結(jié)部分、打圈部分或者打結(jié)部分移除。通過切斷來暴露出犧牲纖維28的相對端部可以便于通過蒸發(fā)或溶解將犧牲纖維28從延伸通過疊層22的犧牲纖維28的兩端移除。

根據(jù)所涉及的材料，外層片20的剝離或可通過將犧牲纖維28從前體19中拉出來致使犧牲纖維28從前體19中完全移除，從而不需要對犧牲纖維28進行后續(xù)的分解或者蒸發(fā)。在一些實施例中，使用較小直徑的犧牲纖維28可以便于外層片20的剝離。

代替可移除外層片20或除了可移除外層片20之外，一種或多種其它類型的切斷構件也可以適合于在通過蒸發(fā)、溶解或其它方法移除犧牲纖維28之前切斷犧牲纖維28的目的。例如，適合的切斷構件可以包括與犧牲纖維28接合的切斷纖維、紗線或細繩，使得切斷纖維/紗線/細繩的移除可導致犧牲纖維28的切斷。例如，在縫合犧牲纖維28期間或在某些其它時間，這種切斷纖維/紗線/細繩可以與前體19一體化。在一些實施例中，這種切斷構件可以包括可以可移除地附接至前體19的一些其它材料(例如，以條帶的形式)，以便在移除時致使犧牲纖維28的切斷。

在任何情況下，可以手動地或者在適合的工具的幫助下來移除這種切斷構件。

在一些實施例中，在通過蒸發(fā)或溶解從疊層22中移除犧牲纖維28之前，僅僅移除兩個可移除外層片20中的一個可能就足夠了。例如，在某些情況下，犧牲纖維28從單一端部(即，從前體19的單側(cè))的蒸發(fā)或溶解是可接受的。

結(jié)構纖維28的分解可導致形成一個或多個延伸穿過表面片材12的厚度的通孔18。如本文中所引用的表面片材12的厚度可以被認為是沿著表面片材12和/或前體19的法向軸線a。然而，如上所解釋，通孔18可以基本上平行于法向軸線a或與法向軸線a成一定角度地定向。通孔18可以沿著先前犧牲纖維28通過前體19所沿著的路徑。在一些實施例中，通孔18可以沿著基本上完全線性的路徑?；蛘?，在一些實施例中，通孔18可以沿著曲線路徑。在任何情況下，通過犧牲纖維28的分解來形成的通孔18可以是犧牲纖維28的直徑和軌跡的基本上高保真的復制。

在一些實施例中，可以根據(jù)美國專利號5,490,602和/或美國專利申請公開號2013/0065042a1中描述的方法進行犧牲纖維28的分解，兩者的全部內(nèi)容通過引用的方式并入本文。根據(jù)犧牲纖維28的材料，可以通過蒸發(fā)或溶解進行犧牲纖維28的分解。犧牲纖維28的蒸發(fā)可以包括將前體19加熱到足以引起犧牲纖維28的蒸發(fā)但不會對結(jié)構纖維24或?qū)|(zhì)材料26有害的溫度并持續(xù)一定時間。蒸發(fā)過程可以包括將足夠高的溫度保持足夠長的一段時間以實現(xiàn)犧牲纖維28令人滿意的移除。為了加速蒸發(fā)過程，可以循環(huán)圍繞前體19的流體(例如，空氣)以提供通風?；蛘呋虼送猓谶@種蒸發(fā)期間，可以將前體19封裝在真空袋中，并且可以在蒸發(fā)期間連續(xù)或間歇性地對真空袋進行抽真空。

犧牲纖維28的溶解可以包括將前體19暴露于溶劑，所述溶劑致使犧牲纖維28的溶解但不會對結(jié)構纖維24或?qū)|(zhì)材料26有害。在一些實施例中，犧牲纖維28可以是水溶性的。在一些情況下，來自犧牲纖維28的少量殘余物可以保留在通孔18內(nèi)，并且可以使用例如加壓空氣流或水流移除這種殘余物。

在一些實施例中，犧牲纖維28可以涂覆有阻礙犧牲纖維28和基質(zhì)材料26之間的化學反應的試劑。這種試劑可以包括合適的隔離劑或惰性彈性聚氨酯、硅樹脂或丙烯酸浸漬、液體玻璃或諸如以商品名parylene銷售的保形阻擋層。使用這種試劑可以便于通過蒸發(fā)或溶解來移除犧牲纖維28。在一些情況下，當剝離可移除外層片20時，使用這種試劑可以使犧牲纖維28完全或部分地從前體19中被拉出來。在剝離可移除外層片20時犧牲纖維28沒有從前體19中完全移除的情況下，可能需要如上所述的通過蒸發(fā)或溶解來移除剩余的犧牲纖維28。

圖11是根據(jù)圖10的方法100使用前體19制造的圖1的噪音衰減設備10的示例性穿孔復合材料表面片材12的局部示意性橫截面圖。圖11示出了在基質(zhì)材料26已被固化、可移除層片20已被移除，并且為了形成通孔18，犧牲纖維28已被移除之后的復合材料表面片材12。如下所解釋，通孔18可以延伸通過表面片材12的厚度(即，延伸穿過法向軸線a)。通孔18可以沿著基本上線性(筆直)的軌跡?；蛘撸?8可以沿著彎曲的軌跡。通孔18可以基本上平行于法向軸線a延伸，以便沿著穿過表面片材12的厚度的最短路徑。或者，通孔18可以相對于法向軸線a以傾斜方向定向。

圖12是示出了圖10的方法100的示例性實施例的流程圖。圖12的頂部示出了制備前體19的方法100的方框102的實施例。例如，圖12中的第一(即，頂部)步驟示出了結(jié)構纖維24的平坦層片(即，參見圖5中示出的24a-24d)和疊放的可移除外層片20。可以在預成形之前(例如，參見102a)或預成形之后(例如，參見102b)，通過縫合將犧牲纖維28插入到前體19中。附圖標記102a示出了可以通過縫合穿透平坦層片插入犧牲纖維28，以及前體19可以隨后被預成形為接近表面片材12的最終形狀的形狀。例如，在犧牲纖維28已經(jīng)被縫合穿透層片之后，可以將前體19預成形為單件式的環(huán)形構形?；蛘?，附圖標記102b示出了可以將前體19預成形為單件式的環(huán)形構形，以及隨后可以通過沿著彎曲表面縫合來將犧牲纖維28加入到前體19中。

在一些實施例中，根據(jù)用作犧牲纖維28的材料類型，可能需要在暫時軟化犧牲纖維28的材料的溫度下進行縫合。當相對較大直徑和剛度的聚合物單絲用作犧牲纖維28時，縫合期間的溫度升高可能是特別有用的。

附圖標記104示出了通過剝離移除可移除外層片20中的一個。如上所解釋，外層片20(或其它適合的纖維切斷構件)的移除可導致如圖3中所示的犧牲纖維28的切斷，以暴露犧牲纖維28的一個或多個端部。

在一些實施例中，根據(jù)用作犧牲纖維28的材料類型，可以通過首先使用家用衣服熨斗或任何其它適合向犧牲纖維28加熱和/或加壓的裝置來弱化犧牲纖維28，以便于外層片20的剝離。例如，在將犧牲纖維28穿透前體19縫合之后，加熱的衣服熨斗可壓在前體19的內(nèi)側(cè)和/或外側(cè)上。在犧牲纖維28由聚合物(或可通過加熱和/或加壓來弱化的一些其它材料)制成的情況下，加熱可弱化聚合物的分子結(jié)構。加壓也可導致延伸穿過前體19的內(nèi)表面和/或外表面的犧牲纖維28的部分的平坦化，從而進一步弱化犧牲纖維28并且從而當外層片20隨后被剝離時，便于犧牲纖維28的剪切。因此，衣服熨斗的溫度應低于犧牲纖維28的熔點，但溫度足夠高以弱化犧牲纖維28的材料的分子結(jié)構。可以在縫合之后但在前體19的預成形之前對犧牲纖維28進行熨燙。因此，延伸穿過前體19的內(nèi)表面和/或外表面的犧牲纖維28的部分的平坦化可以增加面向前體19的犧牲纖維28的面積，從而在預成形過程中減少犧牲纖維28進入到前體19的內(nèi)表面/外表面的穿透。因此，犧牲纖維28的平坦化和/或弱化可以減少在預成形期間由犧牲纖維28引起的前體19的壓痕。

在移除一個或多個可移除外層片20之后，可以通過蒸發(fā)(例如，參見106a)或溶解(例如，參見106b)來移除犧牲纖維28。附圖標記106a示出了隨后可以在通風加熱室中在足夠溫度下加熱前體19并持續(xù)足夠長的時間，以如上所解釋通過蒸發(fā)來實現(xiàn)從前體19中移除期望量的犧牲纖維28?；蛘撸綀D標記106b示出了前體19可以暴露于溶劑(例如，水)并持續(xù)適當?shù)臅r間，以如上所解釋通過溶解來實現(xiàn)從前體19中移除期望量的犧牲纖維28。在一些實施例中，可能需要加熱并攪拌溶劑以加速犧牲纖維28的溶解。在使用水作為溶劑的一些實施例中，可能需要在溶解期間將水加熱至約95℃的溫度。在一些實施例中，可以將水加熱到90℃和95℃之間的溫度。在一些實施例中，使用微堿性或微酸性的水可加速犧牲纖維28的溶解。

在犧牲纖維28已經(jīng)從前體19中基本移除之后，可獲得以圖11中所示的形式呈現(xiàn)的表面片材12?；蛘?，為了獲得最終的和功能性復合材料部件，前體19可需要后續(xù)處理。例如，附圖標記108示出了在犧牲纖維28已經(jīng)從前體19中基本移除之后干燥前體19的進一步的步驟。在移除犧牲纖維28之后進一步處理前體19可能不是必需的，但是在一些情況下，可能需要干燥前體19，以在犧牲纖維28溶解之后從前體19中移除溶劑。

以上描述僅僅是示例性的，并且相關領域的技術人員將認識到在不脫離所公開的本發(fā)明的范圍的情況下，可以更改所描述的實施例。例如，本文所描述的流程圖和附圖中的方框和/或操作僅為示例的目的。在不脫離本公開的教導的情況下，這些方框和/或操作可以有許多變體。例如，可以以不同的順序執(zhí)行方框，或者可以添加、刪除或修改方框。在不脫離權利要求書的主題的情況下，可以以其它具體形式來實施本公開。此外，盡管本文所公開和示出的設備、表面片材、前體和方法可以包括具體數(shù)量的元件/步驟，但是可以修改設備、表面片材、前體和方法以包括額外的或更少的這種元件/步驟。本公開也旨在覆蓋和包含所有適合的技術變化。鑒于對本公開的回顧，屬于本發(fā)明范圍內(nèi)的修改對于本領域技術人員而言是顯而易見的，并且這種修改旨在落入所附權利要求書內(nèi)。此外，權利要求書的范圍不應受到示例中闡述的優(yōu)選實施例的限制，而應當給出與整個描述一致的最廣泛的解釋。