本公開總體涉及復合結構的形成。更具體地，本公開涉及焊接熱塑性復合結構。還更具體地，本公開涉及一種用于引導磁通來焊接包括熱塑性材料的結構的方法和設備。

背景技術：

飛行器的設計和制造使用的復合材料具有越來越大的百分比。復合材料用在飛行器中以降低飛行器的重量。這種降低的重量改進了性能特征，諸如有效載荷能力和燃料效率。進一步，復合材料為飛行器中的各種部件提供了更長的使用壽命。

復合材料可以是通過組合兩種或更多種功能組分而產(chǎn)生的堅韌的輕質(zhì)材料。例如，復合材料可包括約束在聚合物樹脂基體中的增強纖維。用在復合材料中的樹脂可包括熱塑性樹脂或熱固性樹脂。熱塑性材料在加熱時可變軟，并在冷卻時可硬化。熱塑性材料能夠被反復加熱和冷卻。熱固性材料可在加熱時變硬。纖維可以是單向的或可采取織造布或織物的形式。

在制造復合結構時，復合材料層通常被鋪放在模具上。所述層可由片材纖維構成。這些片材可采取織物、帶、絲束的形式或其它合適的形式。在某些情況下，樹脂可注入或預浸漬到片材中。預浸漬有樹脂的片材通常被稱為預浸料。

不同的預浸料層可鋪放成不同的取向，并且不同數(shù)量的層可取決于被制造的復合結構的厚度來使用。這些層可用手或者通過使用自動化裝備(諸如纖維鋪放系統(tǒng))進行鋪放。在復合材料層已被鋪放在工具上之后，復合材料層可在暴露于溫度和壓力下時加固或固化，由此形成最終的復合部件。

三種主要接合技術一般用于復合結構：機械緊固、粘結和焊接。當兩個復合部件的表面上的熱塑性材料被加熱至熔化或軟化點并且使這兩個表面接觸時，創(chuàng)建熱塑性焊接，使得熔融的熱塑性材料混合。然后，這些表面保持接觸，同時熱塑性材料冷卻到軟化溫度以下，以將熱塑性材料熔合成熱塑性焊縫。

在復合焊接中，可使用感應焊接工藝。復合部件在感應焊接工藝期間可放置成大致平行于磁通。當磁通并不大致平行于復合部件時，在復合材料中可發(fā)生非期望的加熱。例如，當纖維導電時，在復合材料中可發(fā)生非期望的加熱。例如，在除焊接表面之外的位置可發(fā)生加熱。當頻率高于30KHz時，非期望的加熱可能較大。

因此，將期望具有一種考慮上述至少一些問題以及其它可能問題的方法和設備。例如，可期望具有一種允許未定位成大致平行于磁通的復合部件的感應焊接的方法和設備。

技術實現(xiàn)要素：

在說明性實施方式中，提供了一種設備。所述設備包括基部、蓋和通道。所述基部由對30KHz到350KHz范圍內(nèi)的頻率是不透磁的材料形成。所述蓋由所述材料形成。所述通道在所述基部和所述蓋之間延伸。

在另一說明性實施方式中，提供了一種設備。所述設備包括工具和磁通引導器。所述工具包括多個管芯和多個感應線圈。所述多個管芯限定管芯空腔。所述多個感應線圈的節(jié)段被嵌入到所述多個管芯中。所述磁通引導器被定位在所述管芯空腔內(nèi)。

在再一說明性實施方式中，提供了一種方法。使用工具的多個感應線圈來產(chǎn)生磁通。所述工具包括多個管芯和所述多個感應線圈。所述多個管芯創(chuàng)建管芯空腔。將所述多個感應線圈的節(jié)段嵌入到所述多個管芯中。使用定位在所述管芯空腔內(nèi)的磁通引導器來引導所述磁通。

所述特征和功能可以在本公開的各實施方式中獨立地實現(xiàn)，或者可與其它實施方式組合，其中可以參考以下描述和附圖看到進一步細節(jié)。

附圖說明

認為是說明性實施方式特性的新穎特征被闡述在所附權利要求書中。然而，當結合附圖閱讀時，說明性實施方式以及優(yōu)選使用模式、進一步目標及其特征將參考本公開的說明性實施方式的以下詳細描述得到最佳理解，其中：

圖1是依據(jù)說明性實施方式可實施的飛行器的圖示；

圖2是依據(jù)說明性實施方式的制造環(huán)境的框圖的圖示；

圖3是依據(jù)說明性實施方式的工具的立體圖的圖示；

圖4是依據(jù)說明性實施方式的工具的橫截面圖的圖示；

圖5是依據(jù)說明性實施方式的磁通引導器和工具內(nèi)的結構的橫截面圖的圖示；

圖6是依據(jù)說明性實施方式的磁通引導器和工具內(nèi)的結構的橫截面圖的圖示；

圖7是依據(jù)說明性實施方式的磁通引導器和工具內(nèi)的結構的橫截面圖的圖示；

圖8是依據(jù)說明性實施方式生產(chǎn)的結構的圖示；

圖9是依據(jù)說明性實施方式用于焊接熱塑性結構的工藝流程圖的圖示；

圖10是依據(jù)說明性實施方式采取框圖形式的飛行器制造和保養(yǎng)方法的圖示；以及

圖11是可實施說明性實施方式采取框圖形式的飛行器的圖示。

具體實施方式

不同的說明性實施方式認識并考慮到許多不同的考慮。例如，說明性實施方式認識并考慮到，均勻而平行的磁通線可產(chǎn)生在螺管線圈的內(nèi)部中。具有螺管線圈的工具可用于焊接由復合材料形成的部件以形成結構件。

目前，復合部件可包括石墨纖維或其它導電纖維。目前，對于具有石墨纖維并焊接在感應工具中的復合部件，該部件放置成大致平行于施加的振蕩磁通。例如，復合加強件可放置成大致平行于施加的振蕩磁通。當磁通平行于復合部件的蒙皮時，在熱塑性復合部件內(nèi)沒有電流路徑。

當部件可能不平行于由線圈產(chǎn)生的振蕩磁通時，可能發(fā)生復合材料本身的內(nèi)部感應加熱。具體地，當頻率高于30KHz時，非期望的加熱可發(fā)生在復合部件的定位成大致垂直于振蕩磁通的部分中。當復合部件大致垂直于磁通時，渦流能夠在部件的表面中以圓形圖案旋流。電子可以以圓形圖案被從復合部件的石墨纖維驅(qū)動到石墨纖維。當復合部件大致垂直于磁通時，渦流可產(chǎn)生非期望的加熱。

現(xiàn)在參照附圖，并且特別是參考圖1，描繪了依據(jù)說明性實施方式的飛行器的圖示。在該說明性示例中，飛行器100具有附接至機體106的機翼102和機翼104。飛行器100包括附接至機翼102的發(fā)動機108并包括附接至機翼104的發(fā)動機110。

機體106具有尾段112。水平穩(wěn)定器114、水平穩(wěn)定器116和豎直穩(wěn)定器118附接至機體106的尾段112。機體106可具有復合蒙皮120。

飛行器100是可依據(jù)說明性實施方式實施被焊接的熱塑性結構的飛行器的示例。在一個說明性示例中，諸如梁、肋的結構支撐件或機翼102、機翼104或機體106的焊接到另一部件的其它結構支撐件可包括熱塑性結構。例如，機體106的焊接到復合蒙皮120的結構支撐件可包括被焊接的熱塑性結構。

圖1中的飛行器100的圖示并不意在暗示物理或架構方面限于可實施說明性配置的方式。例如，雖然飛行器100是商用飛行器，但是飛行器100可以是軍用飛行器、旋翼飛行器、直升機、無人駕駛飛行器或任何其它合適的飛行器。

雖然相對于飛行器描述了說明性實施方式的說明性示例，但是說明性實施方式可應用到其它類型的平臺。例如，所述平臺可以是活動平臺、靜止平臺、基于陸地的結構、基于水域的結構和基于空間的結構。更具體地，所述平臺可以是水面艦艇、坦克、人員運輸車、火車、宇宙飛船、空間站、衛(wèi)星、潛艇、汽車、發(fā)電廠、橋梁、大壩、房子、風車、制造工廠、架構及其它合適的平臺。

現(xiàn)在參考圖2，描繪了依據(jù)說明性實施方式的制造環(huán)境的框圖的圖示。在該說明性示例中，圖2中的制造環(huán)境200以框的形式描繪，以圖示一個或多個說明性實施方式的不同部件。在該描繪的示例中，制造環(huán)境200包括工具202、結構206、磁通引導器208、控制器210、電源212、冷卻劑供給裝置214和傳感器216。

工具202被配置成焊接結構206。如本文中使用的，焊接包括向熱塑性材料施加升高的溫度、升高的壓力或升高的溫度和壓力，使得熱塑性材料流動。焊接可造成接合至少兩個部件以形成結構206。

工具202包括由多個支撐件220支撐的多個負載約束218。工具202還包括位于多個負載約束218內(nèi)的多個管芯222。管芯空腔224可以是由多個管芯222創(chuàng)建的空間。管芯空腔224可配置成在固結過程中容納結構206。

多個管芯222可由不易于感應加熱的材料形成。在一些說明性示例中，多個管芯222可由陶瓷、復合材料、酚醛或一些其它期望的材料形成。在一個說明性示例中，用于多個管芯222的材料可基于熱膨脹系數(shù)、耐熱沖擊性和抗壓強度來選擇。在該說明性示例中，所述材料可選擇為具有低的熱膨脹系數(shù)、期望的耐熱沖擊性和相對較高的抗壓強度。在一個說明性示例中，多個管芯222可以是可澆注的熔融石英陶瓷。

如描繪的，多個管芯222包含多個感應線圈226和多個桿228。多個感應線圈226具有節(jié)段230和柔性節(jié)段232。多個感應線圈226的節(jié)段230可嵌入在多個管芯222中。在一些說明性示例中，節(jié)段230可沿著多個管芯222的每個管芯的長度延伸。多個感應線圈226的柔性節(jié)段232可接合多個管芯222中的不同管芯的節(jié)段230。在一個說明性示例中，柔性節(jié)段232可具有足夠的柔性，足以隨著多個管芯222的移動而移動。在一個說明性示例中，柔性節(jié)段232可具有足夠的柔性來移動以連接節(jié)段230。多個感應線圈226可經(jīng)由附接至柔性節(jié)段232的連接器234連接到控制器210、電源212、冷卻劑供給裝置214和傳感器216。

控制器210可配置成控制由電源212饋送到多個感應線圈226的輸入功率。通過控制輸入功率，控制器210可控制由多個感應線圈226產(chǎn)生的磁通。通過控制由多個感應線圈226產(chǎn)生的磁通，控制器210可控制工具202的操作溫度。

控制器210可實施在軟件、硬件、固件或它們的組合中。當使用軟件時，由控制器210執(zhí)行的操作可實施于配置成在處理器單元上運行的程序代碼中。當使用固件時，由控制器210執(zhí)行的操作可實施在程序代碼和數(shù)據(jù)中并儲存在持久性存儲器中以在處理器單元上運行。當采用硬件時，所述硬件可包括操作成執(zhí)行控制器210的操作的電路。

冷卻劑供給裝置214可配置成將冷卻劑供給到多個感應線圈226。流過多個感應線圈226的冷卻劑可充當將熱傳送出工具202的熱交換器。傳感器216可配置成測量工具202的一部分在操作期間的溫度。

多個桿228可嵌入多個管芯222內(nèi)。多個桿228可提供對多個管芯222的加強。在一個說明性示例中，多個桿228由玻璃纖維形成。多個桿228可以旋擰在端部上并且可由多個螺母236保持到位。可裝設多個螺母236以將張力施加到多個桿228。在一些說明性示例中，多個桿228可縱向地延伸穿過多個管芯222中的管芯。在一些說明性示例中，多個桿228可橫向地延伸穿過多個管芯222中的管芯。在一些說明性示例中，多個桿228可既縱向又橫向地延伸穿過多個管芯222中的管芯。

管芯空腔224與惰性氣體供給裝置238關聯(lián)。在結構206固結期間，惰性氣體可從惰性氣體供給裝置238存在于管芯空腔224中。

多個感應線圈226可生成磁通240。磁通240可在方向242上延伸。方向242可大致垂直于管芯空腔224中的多個感應線圈226。

當結構206定位在管芯空腔224中時，方向242可不平行于結構206的至少一部分。例如，當結構206定位在管芯空腔224中時，方向242可大致垂直于結構206的至少一部分。

結構206可由熱塑性材料244形成。結構206可包括第一部件246和第二部件248。第一部件246和第二部件248可由若干接頭250連接。第一部件246可采取蒙皮252的形式。在一些說明性示例中，當結構206位于工具202的管芯空腔224中時，蒙皮252可大致平行于磁通240的方向242。

第二部件248可具有部分254，當結構206位于工具202的管芯空腔224中時，部分254基本不平行于磁通240的方向242。在一些說明性示例中，第二部件248可采取加強件256的形式。在一些說明性示例中，加強件256可呈梯形258。在一些說明性示例中，部分254可以是加強件256的梯形258的腿。

結構206還可包括若干焊接促進劑260。若干焊接促進劑260可定位在若干接頭250中。在焊接之前，若干焊接促進劑260可定位成使得若干焊接促進劑260接觸第一部件246的表面和第二部件248的表面。在焊接之后，若干焊接促進劑260可包含在若干接頭250中。

若干焊接促進劑260可包括智能基座262。智能基座262可由配置成當暴露于磁通240時發(fā)熱的材料形成。智能基座262的材料可選自金屬、金屬合金、陶瓷、金屬膜或任何其它合適的材料。在一些說明性示例中，智能基座262包括具有鐵磁屬性的金屬合金。在一些說明性示例中，用于智能基座262的鐵磁材料可基于期望的焊接溫度來選擇。例如，用于智能基座262的材料可基于鐵磁材料變?yōu)榉谴判缘臏囟葋磉x擇。該溫度也被稱為居里溫度。鐵磁材料可針對智能基座262進行選擇，使得鐵磁材料的居里溫度對應于期望的焊接溫度。

智能基座262可在暴露于由多個感應線圈226產(chǎn)生的磁通240時發(fā)熱。在焊接過程中，智能基座262可用于將熱施加到結構206的若干接頭250。

在一些說明性示例中，智能基座262可采取線材264的形式。當若干焊接促進劑260放置在第一部件246和第二部件248之間時，若干焊接促進劑260可放置成使得線材264大致平行于磁通240的方向242。在一些說明性示例中，若干焊接促進劑260可采取焊接帶266的形式，智能基座262呈線材264的形式。

為了焊接結構206，磁通引導器208可放置到工具202的管芯空腔224中。第一部件246和第二部件248可放置在工具202中的磁通引導器208中。然后，可啟用多個感應線圈226以產(chǎn)生磁通240。磁通引導器208可將磁通240引導到若干接頭250。在一些說明性示例中，當磁通引導器208改變磁通240的方向242時，磁通引導器208可指聚集、指引或引導磁通240。在一些說明性示例中，磁通引導器208可阻擋磁通240防止其遇到部分254。

磁通引導器208包括形成通道270的若干部分268。若干部分268可具有材料屬性272。材料屬性272可包括磁通引導器208的導電性、可加工性、熔化溫度、彈性、材料成本和其它材料特性中的至少一個的期望屬性。材料屬性272可包括材料是不透磁的274。當若干部分268是不透磁的274時候，磁通240無法穿過若干部分268。若干部分268的材料可阻擋磁通240。當若干部分268是不透磁的274時候，若干部分268無法阻擋磁場的所有頻率。材料可針對若干部分268基于磁通240的頻率276來選擇。在一些說明性示例中，頻率276可介于30KHz到350KHz的范圍內(nèi)。結果，不透磁的274可意指對具有30KHz到350KHz范圍內(nèi)的頻率276的磁通240是不透明的。在一些說明性示例中，磁通引導器208可由鋁或鋁合金形成。

若干部分268可包括基部278和蓋280?；?78可包括若干空腔282，若干空腔282包括空腔284。結構206可插入到基部278的空腔284中。蓋280可放置在結構206上。通道270可在基部278和蓋280之間延伸。磁通240無法流過基部278?；?78可防止磁通240以基本不平行的角度遇到結構206的部分(諸如部分254)。磁通240可流過通道270。通道270可引導磁通240穿過結構206的至少一部分。通道270可引導磁通240朝向若干焊接促進劑260。

在一些示例中，蓋280可以是大致平面的。在一些示例中，蓋280可包括突起286。突起286可延伸到空腔284中。改變突起286或空腔284中的至少一個中的形狀或大小的至少一個可改變通道270的大小或形狀中的至少一個。如本文中使用的，短語“……中的至少一個”在與一列條目一起使用時，意指可使用列出的條目中的一個或多個的不同組合并且列出的每個條目中僅有一個可能是需要的。例如，“條目A、條目B和條目C中的至少一個”可非限制性地包括：條目A；或條目A和條目B。該示例還可包括條目A；條目B；和條目C或條目B；以及條目C。所述條目可能是特定的物體、事物或類別。換句話說，“……中的至少一個”意指可能使用所述列中的條目的任何組合和條目數(shù)，但并非需要列中的所有條目。

在一些說明性示例中，磁通引導器208可以任選地包括若干插入件288。在一些說明性示例中，若干插入件288可由不透磁的274材料形成。若干插入件288可任選地放置在若干空腔282內(nèi)。在一個可選示例中，插入件290可放置到空腔284中。第二部件248可放置在插入件290上。第一部件246可放置在第二部件248上。

在一些說明性示例中，為了向結構206的每個部件施加壓力，磁通引導器208可包括若干壓力施加器292。例如，可選的壓力施加器294可與插入件290關聯(lián)。壓力施加器294可定位在基部278和插入件290之間?？蓡⒂脡毫κ┘悠?94以向第二部件248施加壓力。

圖2中的制造環(huán)境200的圖示并不意在暗示物理或架構方面限于可實施說明性實施方式的方式?？墒褂贸嘶虼鎴D示的其它部件。一些部件可能是不必要的。另外，方框的存在是為了圖示一些功能部件。這些方框中的一個或多個可在說明性實施方式中實施時被組合、劃分或者組合并劃分成不同的方框。

例如，第二部件248可能不具有不平行于方向242的部分254。在一些說明性示例中，當結構206位于工具202的管芯空腔224中時，蒙皮252的至少一部分可基本不平行于磁通240的方向242。

作為另一示例，雖然加強件256描述為梯形258，但是加強件256可具有任何期望的形狀。加強件256可為V形、U形、I形、J形、Z形、方形或任何其它期望的形狀。

例如，多個桿228可代替地由除玻璃纖維之外的材料形成。在該示例中，多個加強桿可由優(yōu)選不導電的材料形成。在另一示例中，多個加強桿可由導電材料形成，并且布置成使得多個加強桿不易于感應加熱。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖3，描繪了依據(jù)說明性實施方式的工具的立體圖的圖示。在該描繪的示例中，工具300是工具202及工具202中的部件(圖2中以方框的形式示出)的物理實施方案的示例。

在該說明性示例中，工具300包括第一管芯302和第二管芯304。第一管芯302和第二管芯304可以是圖2的多個管芯222的物理實施方案。如描繪的，第一管芯302安裝到負載約束306內(nèi)，并且第二管芯304安裝到負載約束308內(nèi)。負載約束306和負載約束308可以是圖2的多個負載約束218的物理實施方案。第一管芯302和第二管芯304可通過諸如栓接或夾緊的任何合適的緊固裝置分別附接至負載約束306和負載約束308。

如描繪的，負載約束306和負載約束308安裝在柱支撐件310、柱支撐件312、柱支撐件314和柱支撐件316上。柱支撐件310、柱支撐件312、柱支撐件314和柱支撐件316可以是圖2的多個支撐件220的物理實施方案。負載約束306和負載約束308為第一管芯302和第二管芯304提供了承載表面。負載約束306和負載約束308可防止第一管芯302和第二管芯304在制造操作期間彎曲和開裂。負載約束306和負載約束308可由鋼、鋁或任何其它期望材料形成。用于負載約束306和負載約束308的材料可基于成形或固化期間存在的負載來選擇。在一些說明性示例中，所述材料可以是非磁性的，以減少由多個感應線圈320產(chǎn)生的磁通的任何失真。在一些說明性示例中，負載約束306和負載約束308可能不存在。在這些說明性示例中，第一管芯302和第二管芯304可能足夠堅固，足以防止彎曲或開裂。

第一管芯302和第二管芯304用多個桿324加強，多個桿324用多個螺母326保持。多個桿324可以是圖2的多個桿228的物理實施方案。多個螺母326可以是圖2的多個螺母236的物理實施方案。多個桿324縱向且橫向地以格柵形式延伸穿過第一管芯302和第二管芯304。

多個感應線圈320與第一管芯302和第二管芯304關聯(lián)。多個感應線圈320可以是圖2的多個感應線圈226的物理實施方案。多個感應線圈320包括節(jié)段328和柔性節(jié)段330。如描繪的，節(jié)段328沿著第一管芯302和第二管芯304的長度延伸。節(jié)段328可嵌入在第一管芯302和第二管芯304中。節(jié)段328可以是圖2的節(jié)段230的物理實施方案。柔性節(jié)段330接合第一管芯302和第二管芯304中的節(jié)段328。柔性節(jié)段330可以是圖2的柔性節(jié)段232的物理實施方案。位于多個感應線圈320的端部處的連接器332可將多個感應線圈320連接到控制器、電源、冷卻劑供給裝置或其它外部工具。連接器332可以是圖2的連接器234的物理實施方案。

圖3的工具300的圖示并不意在暗示物理或架構方面限于可實施說明性實施方式的方式?？墒褂贸嘶虼鎴D示部件的其它部件。一些部件可能是不必要的。

例如，多個桿324可在第一管芯302和第二管芯304內(nèi)僅在一個方向上延伸。作為另一示例，雖然僅描繪了第一管芯302和第二管芯304，但是工具300可另選地具有三個或更多個管芯。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖4，描繪了依據(jù)說明性實施方式的工具的橫截面圖的圖示。視圖400可以是圖3的工具300的橫截面圖。具體地，視圖400可以是圖3的工具300沿著線4-4截取的橫截面圖。工具402可以是工具202(圖2中以方框的形式示出)的物理實施方案。

如描繪的，工具402具有形成工具402的管芯空腔408的第一管芯404和第二管芯406。多個感應線圈410延伸穿過第一管芯404和第二管芯406。多個感應線圈410由柔性節(jié)段(未描繪)接合。多個桿412延伸穿過第一管芯404。多個桿414延伸穿過第二管芯406。第一管芯404和第二管芯406保持在負載約束416和負載約束418內(nèi)。

多個感應線圈410產(chǎn)生磁通420。磁通420在垂直于管芯空腔408中的多個感應線圈410的方向422上延伸。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖5，描繪了依據(jù)說明性實施方式的磁通引導器和工具內(nèi)的結構的橫截面圖的圖示。視圖500可以是磁通引導器502和圖4的工具402內(nèi)的結構504的視圖。結構504可以是結構206(圖2中以方框的形式示出)的物理實施方案。磁通引導器502可以是圖2的磁通引導器208的物理實施方案。

為了焊接第一部件506和第二部件508以形成結構504，可向多個感應線圈410供電以產(chǎn)生磁通510。如描繪的，第一部件506可采取蒙皮的形式。如描繪的，第二部件508可采取梯形加強件的形式。焊接促進劑512定位在接頭514處。焊接促進劑516定位在接頭518處。焊接促進劑512和焊接促進劑516可在暴露于磁通510時生成熱。使用磁通引導器502來引導磁通510。引導磁通510使得磁通510遇到焊接促進劑512和焊接促進劑516。進一步，磁通引導器502阻擋磁通510防止其遇到不平行方向上的第二部件508的腿520或腿522。

磁通引導器502包括具有空腔526的基部524。基部524可由不透磁的材料形成。所述材料可選擇成對包括磁通510的頻率范圍是不透磁的。如描繪的，第二部件508可抵靠在空腔526內(nèi)。結果，基部524可阻擋磁通510遇到第二部件508的腿520或腿522。磁通引導器502還包括蓋528。如描繪的，蓋528是大致平面的。蓋528可由不透磁的材料形成。所述材料可選擇成對包括磁通510的頻率范圍是不透磁的。蓋528和基部524形成使磁通510流過的通道530。磁通510的路徑532可通過改變通道530而改變。

視圖500可以是在焊接結構504之前的視圖。為了開始焊接過程，基部524可放置到工具402中。第二部件508可放置到基部524的空腔526中。焊接促進劑512和焊接促進劑516可相對于第二部件508放置。第一部件506可放置在第二部件508、焊接促進劑512和焊接促進劑516上。蓋528可放置在第一部件506上。工具402可閉合以接觸磁通引導器502。感應線圈410可被通電以創(chuàng)建磁通510。感生電流可在焊接促進劑512和焊接促進劑516中的智能基座線材周圍沿圓周生成。由于智能基座線材的磁特性的衰減，加熱的智能基座線材的熱調(diào)平可達到期望的焊接溫度。通過用第一管芯404和第二管芯406施加壓力，壓力可施加到磁通引導器502。一旦焊接實現(xiàn)，可停止向感應線圈410供能。之后，結構504可冷卻并進行卸載和檢查。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖6，描繪了依據(jù)說明性實施方式的磁通引導器和工具內(nèi)的結構的橫截面圖的圖示。視圖600可以是磁通引導器602和圖4的工具402內(nèi)的結構604的視圖。結構604可以是結構206(圖2中以方框的形式示出)的物理實施方案。磁通引導器602可以是圖2的磁通引導器208的物理實施方案。

為了焊接第一部件606和第二部件608以形成結構604，可向多個感應線圈410供電以產(chǎn)生磁通610。如描繪的，第一部件606可采取條的形式。如描繪的，第二部件608可采取梯形加強件的形式。焊接促進劑612定位在接頭614處。焊接促進劑612可在暴露于磁通610時生成熱。使用磁通引導器602來引導磁通610。引導磁通610使得磁通610遇到焊接促進劑612。進一步，磁通引導器602阻擋磁通610防止其遇到不平行方向上的第二部件608的腿616或腿618。

磁通引導器602包括具有空腔622的基部620?；?20可由不透磁的材料形成。所述材料可選擇成對包括磁通610的頻率范圍是不透磁的。如描繪的，第一部件606和第二部件608兩者均可抵靠在空腔622內(nèi)。磁通引導器602還包括蓋624。蓋624可由不透磁的材料形成。所述材料可選擇成對包括磁通610的頻率范圍是不透磁的。如描繪的，蓋624具有突起626。蓋624和基部620形成供磁通610流過的通道628。磁通610的路徑630可通過改變通道628而改變。如描繪的，磁通610的路徑630穿過第二部件608的腿616和腿618。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖7，描繪了依據(jù)說明性實施方式的磁通引導器和工具內(nèi)的結構的橫截面圖的圖示。視圖700可以是磁通引導器702和圖4的工具402內(nèi)的結構704的視圖。結構704可以是結構206(圖2中以方框的形式示出)的物理實施方案。磁通引導器702可以是圖2的磁通引導器208的物理實施方案。

為了將第一部件706焊接到第二部件708、第三部件710、第四部件712和第五部件714以形成結構704，可向多個感應線圈410供電以產(chǎn)生磁通716。如描繪的，第一部件706可采取蒙皮的形式。如描繪的，第二部件708、第三部件710、第四部件712和第五部件714均可采取梯形加強件的形式。若干焊接促進劑718定位在若干接頭720處。若干焊接促進劑718可在暴露于磁通716時產(chǎn)生熱。使用磁通引導器702來引導磁通716。引導磁通716使得磁通716遇到若干焊接促進劑718。進一步，磁通引導器702阻擋磁通716防止其遇到不平行方向上的第二部件708、第三部件710、第四部件712或第五部件714中的至少一個的腿。

磁通引導器702包括具有若干空腔724的基部722?；?22可由不透磁的材料形成。所述材料可選擇成對包括磁通716的頻率范圍是不透磁的。如描繪的，若干空腔724包括第一空腔726、第二空腔728、第三空腔730和第四空腔732。如描繪的，第二部件708可抵靠在第一空腔726內(nèi)。如描繪的，第三部件710可抵靠在第二空腔728內(nèi)。如描繪的，第四部件712可抵靠在第三空腔730內(nèi)。如描繪的，第五部件714可抵靠在第四空腔732內(nèi)。

磁通引導器702還包括蓋734。蓋734可由不透磁的材料形成。所述材料可選擇成對包括磁通716的頻率范圍是不透磁的。如描繪的，蓋734具有弧形表面736?；⌒伪砻?36接觸第一部件706。

磁通引導器702還包括若干插入件738。在一些說明性示例中，若干插入件738可由與基部722和蓋734中的至少一個相同的不透磁的材料形成。若干插入件738放置在若干空腔724中。若干插入件738包括第一插入件740、第二插入件742、第三插入件744和第四插入件746。若干壓力施加器748與若干插入件738關聯(lián)。若干壓力施加器748包括第一壓力施加器750、第二壓力施加器752、第三壓力施加器754和第四壓力施加器756。在該說明性示例中，若干壓力施加器748可以是氣囊758。通過啟用氣囊758，施加給第二部件708、第三部件710、第四部件712和第五部件714中的每個的壓力可單獨控制。

蓋734、基部722和若干插入件738形成供磁通716流過的通道760。磁通716的路徑762可通過改變通道760而改變。如描繪的，磁通716的路徑762與弧形表面736大致相同。

圖5至圖7的圖示并不意在暗示物理或架構方面限于可實施說明性實施方式的方式?？墒褂贸嘶虼鎴D示的其它部件。一些部件可能是不必要的。

例如，磁通引導器702可能不具有若干插入件738。在一些說明性示例中，并非具有若干插入件738，磁通引導器702可具有接觸第二部件708、第三部件710、第四部件712和第五部件714中的每個的基部722。在該說明性示例中，基部722是具有若干空腔724的實體，所述若干空腔配置成接觸第二部件708、第三部件710、第四部件712和第五部件714中的每個。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖8，描繪了依據(jù)說明性實施方式的所產(chǎn)生的結構的圖示。結構800可以是結構206(圖2中以方框的形式示出)的物理實施方案。結構800可以是使用圖7的磁通引導器702焊接的結構的物理實施方案。

結構800包括蒙皮802、加強件804、加強件806、加強件808和加強件810。加強件804、加強件806、加強件808和加強件810中的每個均可在加強件804、加強件806、加強件808或加強件810與蒙皮802之間的相應接頭中具有焊接促進劑。

圖1和圖3至圖8所示的不同部件可與圖2的部件組合、與圖2的部件一起使用、或兩者的組合。另外，圖1和圖3至圖8中的一些部件可以是圖2中以方框的形式示出的部件可以如何實施為物理結構的說明性示例。

圖9是依據(jù)說明性實施方式用于焊接熱塑性結構的工藝流程圖的圖示。工藝900可用于引導磁通240(圖2中以框的形式示出)。工藝900可阻擋磁通240防止其以基本不平行的角度遇到復合材料。

工藝900開始于：使用工具的多個感應線圈產(chǎn)生磁通，其中所述工具包括創(chuàng)建管芯空腔的多個管芯并包括多個感應線圈，其中將多個感應線圈的各節(jié)段嵌入到所述多個管芯中(操作902)。所述工具可以是圖2的工具202的實施方案。

然后，工藝900使用定位在管芯空腔內(nèi)的磁通引導器來引導磁通(操作904)。磁通引導器可以是圖2的磁通引導器208。之后，該工藝可終止。

描繪的不同實施方式的流程圖和框圖圖示了說明性實施方式中的設備和方法的一些可能實施方案的架構、功能性和操作。在這方面，流程圖或框圖中的每個方框均可表示模塊、節(jié)段、功能以及操作或步驟的一部分中的至少一者。

在說明性實施方式的一些另選實施方案中，方框中指出的一個或多個功能可不按圖中指出的順序發(fā)生。例如，在某些情況下，取決于涉及的功能性，相繼示出的兩個方框可基本同時執(zhí)行，或者各方框可能有時按相反的順序執(zhí)行。另外，可添加除了流程圖或框圖中圖示的方框以外的其它方框。

在一個說明性示例中，工藝900可進一步包括：將磁通引導器的基部插入到管芯空腔中。所述基部可由對30KHz到350KHz范圍內(nèi)的頻率是不透磁的材料形成。工藝900可進一步包括：相對于基部定位磁通引導器的蓋以形成通道。所述蓋可由所述材料形成。

在一些說明性示例中，工藝900可進一步包括：將第一部件和第二部件定位成相對于基部接合。在一些示例中，使用磁通引導器來引導磁通的步驟包括：將磁通引導到第一部件和第二部件之間的若干接頭。在一些示例中，使用磁通引導器來引導磁通的步驟包括：將第一部件的基本不平行于所述多個管芯的部分與磁通屏蔽。在一些說明性示例中，工藝900進一步包括：在基部的空腔中啟用壓力施加器，以將壓力施加到第一部件和第二部件。

可在如圖10所示的飛行器制造和保養(yǎng)方法1000和如圖11所示的飛行器1100的背景下描述本公開的說明性實施方式。首先轉(zhuǎn)向圖10，以框圖的形式描繪了依據(jù)說明性實施方式的飛行器制造和保養(yǎng)方法的圖示。在前期生產(chǎn)過程中，飛行器制造和保養(yǎng)方法1000可包括圖11中的飛行器1100的規(guī)格和設計1002及材料采購1004。

在生產(chǎn)過程中，進行圖11中的飛行器1100的部件和子組件制造1006以及系統(tǒng)整合1008。此后，圖11中的飛行器1100可經(jīng)過檢定和交付1010以便投入服役1012。在由客戶使用的服役1012期間，圖11中的飛行器1100被安排進行例行維護檢修1014(這可包括改造、重構、翻新及其它維護檢修)。

可由系統(tǒng)集成商、第三方及/或經(jīng)營商進行或執(zhí)行飛行器制造和保養(yǎng)方法1000的各個過程。在這些示例中，經(jīng)營商可以是客戶。為了本描述之目的，系統(tǒng)集成商可包括但不限于任一數(shù)量的飛行器制造商與主系統(tǒng)分包商；第三方可包括但不限于任一數(shù)量的供應商、轉(zhuǎn)包商以及供貨商；并且經(jīng)營商可以是航空公司、租賃公司、軍事實體、服務組織等。

現(xiàn)在參考圖11，以框圖的形式描繪了可實施說明性實施方式的飛行器的圖示。在該示例中，由圖10中的飛行器制造和保養(yǎng)方法1000生產(chǎn)的飛行器1100可包括具有多個系統(tǒng)1104與內(nèi)飾1106的機體1102。系統(tǒng)1104的示例包括推進系統(tǒng)1108、電氣系統(tǒng)1110、液壓系統(tǒng)1112以及環(huán)境系統(tǒng)1114中的一個或多個?？砂ㄈ我粩?shù)量的其它系統(tǒng)。盡管示出了航空航天的示例，但是不同的說明性實施方式可應用于諸如汽車工業(yè)的其它工業(yè)。

本文中體現(xiàn)的設備和方法可在圖10中的飛行器制造和保養(yǎng)方法1000的至少一個階段期間采用。一個或多個說明性實施方式可在部件和子組件制造1006期間使用。例如，圖2中以方框的形式示出的結構206可在部件和子組件制造1006期間使用圖2的磁通引導器208焊接。進一步，結構206還可用于在維護檢修1014期間執(zhí)行替換。

說明性實施方式提供了一種用于焊接熱塑性結構的方法和設備。磁通引導器改變由工具的感應線圈產(chǎn)生的磁通的方向。

說明性示例呈現(xiàn)一種包括不透磁的內(nèi)模插入件的磁通引導器。所述磁通引導器可用在使用智能基座的大型線圈感應焊接中。所述磁通引導器可針對焊接工藝的多個用途具有期望的材料屬性。進一步，所述磁通引導器可具有期望的材料屬性，這在于所述磁通引導器對感應線圈產(chǎn)生的磁通的頻率是不透磁的。鋁可以是用于磁通引導器的一個非限制性材料的示例。鋁可為磁通引導器提供期望的材料屬性。

所述磁通引導器在阻擋磁通防止其遇到非期望區(qū)域方面是有效的。所述磁通引導器可僅允許期望區(qū)域(諸如智能基座)接收磁通。通過遇到智能基座，磁通可導致智能基座進行感應加熱。鋁是導電的并且可在鋁質(zhì)量的表面上產(chǎn)生感生電流。該電流可有效地阻擋磁通的穿透，并且可將磁通導至磁通引導器的開口。磁通引導器可在期望的方向上引導磁通。提供的設備和方法實現(xiàn)磁通的導向，使之平行于被焊接的復合結構的表面。所述設備和方法還可阻擋磁通防止其進入不平行于磁場的復合結構的任何表面。在一些說明性示例中，可以進行磁通引導器的水冷卻，以消除任何非期望的熱積聚。

磁通引導器可減少復合結構在焊接期間的任何非期望加熱。磁通引導器可在期望的位置中聚集加熱。例如，磁通引導器可減少復合結構的不平行于所產(chǎn)生的磁通的部分中的任何加熱。進一步，所述磁通引導器可在復合結構的部件之間的接頭位置中聚集加熱。

所述磁通引導器可造成制造成本低、返修率低或制造時間短中的至少一個。例如，使用磁通引導器焊接之后的檢查時間可減少。降低檢查時間可減少制造時間或制造成本中的至少一個。進一步，所述磁通引導器可造成復合結構具有更高的質(zhì)量。結果，很少有復合結構在焊接之后可能需要返修。

進一步，本公開包括根據(jù)以下條款的實施方式：

1、一種設備，所述設備包括：

基部，所述基部由對30KHz到350KHz范圍內(nèi)的頻率是不透磁的材料形成；

蓋，所述蓋由所述材料形成；和

通道，所述通道在所述基部和所述蓋之間延伸。

2、根據(jù)條款1所述的設備，所述設備進一步包括：

工具，所述工具包括限定管芯空腔的多個管芯并包括多個感應線圈，其中所述多個感應線圈的節(jié)段被嵌入到所述多個管芯中，并且其中所述基部和所述蓋被定位在所述管芯空腔中。

3、根據(jù)條款1所述的設備，其中，所述基部包括空腔。

4、根據(jù)條款3所述的設備，其中，所述蓋包括延伸到所述空腔中的突起。

5、根據(jù)條款3所述的設備，所述設備進一步包括：

插入件，所述插入件由所述材料形成并被定位在所述空腔中。

6、根據(jù)條款5所述的設備，所述設備進一步包括：

壓力施加器，所述壓力施加器定位在所述插入件和所述基部之間。

7、一種設備，所述設備包括：

工具，所述工具包括限定管芯空腔的多個管芯并包括多個感應線圈，其中所述多個感應線圈的部分被嵌入到所述多個管芯中；和

磁通引導器，所述磁通引導器定位在所述管芯空腔內(nèi)。

8、根據(jù)條款7所述的設備，其中，所述磁通引導器由對30KHz到350KHz范圍內(nèi)的頻率是不透磁的材料形成。

9、根據(jù)條款8所述的設備，其中，所述磁通引導器具有延伸穿過所述材料的通道。

10、根據(jù)條款9所述的設備，其中，所述磁通引導器包括基部和蓋，其中所述基部和所述蓋形成所述通道。

11、根據(jù)條款10所述的設備，其中，所述磁通引導器進一步包括：

若干插入件，所述若干插入件位于所述基部的若干空腔中。

12、根據(jù)條款10所述的設備，其中，若干空腔容納若干壓力施加器。

13、一種方法，所述方法包括：

使用工具的多個感應線圈來生成磁通，其中所述工具包括創(chuàng)建管芯空腔的多個管芯并包括所述多個感應線圈，其中將所述多個感應線圈的節(jié)段嵌入到所述多個管芯中；以及

使用定位在所述管芯空腔內(nèi)的磁通引導器來引導所述磁通。

14、根據(jù)條款13所述的方法，所述方法進一步包括：

將所述磁通引導器的基部插入到所述管芯空腔中，其中所述基部由對30KHz到350KHz范圍內(nèi)的頻率是不透磁的材料形成。

15、根據(jù)條款14所述的方法，所述方法進一步包括：

相對于所述基部定位所述磁通引導器的蓋以形成通道，其中所述蓋由所述材料形成。

16、根據(jù)條款14所述的方法，所述方法進一步包括：

將第一部件和第二部件定位成相對于所述基部接合。

17、根據(jù)條款16所述的方法，其中，使用磁通引導器來引導所述磁通的步驟包括：

將所述磁通引導至所述第一部件和所述第二部件之間的若干接頭。

18、根據(jù)條款17所述的方法，其中，將所述磁通引導至所述第一部件和所述第二部件之間的若干接頭的步驟包括：

將所述磁通引導穿過由所述基部和所述磁通引導器的蓋形成的通道。

19、根據(jù)條款16所述的方法，其中，使用磁通引導器來引導所述磁通的步驟包括：

將所述第一部件的不平行于所述多個管芯的部分與所述磁通屏蔽。

20、根據(jù)條款16所述的方法，所述方法進一步包括：

在所述基部的空腔中啟用壓力施加器，以向所述第一部件和所述第二部件施加壓力。

不同說明性實施方式的描述已經(jīng)出于說明和描述的目的加以呈現(xiàn)，并非意在窮舉或限于所公開形式的實施方式。許多修改和變型對本領域普通技術人員將是明顯的。進一步，與其它說明性實施方式比較，不同的說明性實施方式可提供不同的特征。選擇的一個或多個實施方式被選中并描述，以便最佳解釋實施方式的原理、實際應用，并且使本領域普通技術人員能夠理解本公開的各種實施方式，各種修改適于設想的特定用途。