CN106466898A - 用于使三板式嵌板成形的设备和方法 - Google Patents

用于使三板式嵌板成形的设备和方法 Download PDF

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Abstract

一种用于使包括第一面板、第二面板和在所述第一面板和所述第二面板之间的芯板的嵌板成形的设备，所述设备包括：模制工具，其限定形状对应于所述嵌板的成形腔体；加热***，其被定位成与所述成形腔体相邻并经配置加热所述成形腔体；和加压***，其经配置加压所述模制工具和所述嵌板之间的腔体容积并加压所述第一面板和所述第二面板之间的嵌板容积。

Description

用于使三板式嵌板成形的设备和方法
技术领域
本公开大体涉及多板式嵌板/镶板/壁板(panel)成形，并且更具体地，涉及用于使用超塑成形工艺制作三个材料板的嵌板的设备和方法。
背景技术
超塑成形(“SPF”)是一种针对板材材料设计的允许延长数倍的材料成形工艺。用于SPF的常见材料包括但不限于铝合金、钛合金和镍合金。该材料经加热提升超塑性。在超塑状态下，该材料是充分易弯的，以便可以施加通常用在塑料上的工艺，如加热成形、压气成形、真空成形等。
SPF可以用于产生多板式嵌板(由两个材料板或更多材料板形成的嵌板)。在两板式嵌板示例中，两个金属板焊接在一起并放置在模制工具内。在三板式嵌板(由芯板和夹住所述芯板的两个相对的面板形成的嵌板)示例中，芯板被焊接到面板并放置在模制工具内。当所述嵌板是热的时候，例如在所述两板式嵌板的所述两个片材之间或在所述三板式嵌板的所述面板和所述芯之间施加压力，并且所述嵌板变成中空至所述模制工具的形式。
不利地，以这种方式形成的多板式嵌板倾向于在所述SPF工艺期间呈现表面瑕疵(例如，“造窝”或“眉毛状”)。在所述SPF工艺期间，由相邻片材施加在片材上的拉动应力可以产生此类瑕疵。当使用所述SPF工艺制作三板式嵌板时，此类瑕疵经常出现。这些瑕疵会不利地影响所述嵌板的特性(例如，空气动力特性和/或结构特性)。因此，诸如SPF等当前制造技术会不适合于用三个材料板制作嵌板。
用于减少三板式嵌板上的表面瑕疵(例如，造窝影响)的形成的一个替代方法是使得面板比芯板厚得多。然而，此解决方案伴随重量增大和相当严重的性能代偿。
另一个替代方法是制作四板式嵌板。当所述面板被迫使分开时，该四板式嵌板不会形成窝，因为芯和面板之间无焊接。四板式嵌板的成形将SPF与第二要素扩散粘结相结合以产生四个材料板形成的嵌板，这种结合也称为超塑成形和扩散粘结(“SPF/DB”)。通常地，所述四个金属板(例如，在其边缘处)焊接在一起并在模制工具的范围内加热。当所述嵌板是热的时候，在所述片材之间施加压力，并且所述嵌板变成中空至所述模制工具的形式。然而，由于扩散粘结用于连接所述片材，此类粘结会花若干小时形成。
因此，三板式嵌板优先于四板式嵌板，因为所述三板式嵌板更轻(三个板与四个板相比)且制作更快(无扩散粘结)。然而，目前不使用三板式嵌板，因为不存在合适的制作技术来制作此类嵌板。
因此，本领域的技术人员继续在三板式嵌板制作的领域中进行研究和开发。
发明内容
在一个实施例中，所公开的用于使包括第一面板、第二面板和在所述第一面板和所述第二面板之间的芯板的嵌板成形的设备可以包括：模制工具，其限定经成形对应于所述嵌板的成形腔体；加热***，其与所述成形腔体相邻定位并经配置加热所述成形腔体；和加压***，其经配置加压所述工具和所述嵌板之间的腔体容积并加压所述第一面板和所述第二面板之间的嵌板容积。
在另一实施例中，所公开的用于使包括第一面板、第二面板和在所述第一面板和所述第二面板之间的芯板的嵌板成形的方法可以包括以下步骤：(1)将前体嵌板截留在模制工具的成形腔体内，所述前体嵌板包括所述第一面板、焊接到所述第一面板的所述芯板和焊接到所述芯板的所述第二面板；(2)加热所述前体嵌板至超塑温度；(3)加压限定在所述工具和所述前体嵌板之间的腔体容积；以及(4)加压限定在所述前体嵌板的所述第一面板和所述第二面板之间的嵌板容积。
在另一实施例中，所公开的嵌板可以包括第一面板、与所述第一面板分离的第二面板和相互联接在所述第一面板和所述第二面板之间的芯板，其中通过施加内部压力至所述第一面板和所述第二面板的内部以推动所述第一面板和所述第二面板彼此分离并通过施加外部压力至所述第一面板和所述第二面板的外部以阻止表面瑕疵由加热的前体嵌板形成所述嵌板，并且其中所述内部压力大于所述外部压力。
从以下具体实施方式、附图和随附的权利要求来看，所公开的设备和方法的其他实施例将变得显而易见。
附图说明
图1是示出在制作工艺期间产生的表面瑕疵的三板式嵌板的平面图；
图2是所公开的用于使三板式嵌板成形的设备的一个实施例的示意性方框图；
图3是图2的嵌板的一个实施例的示意性透视图；
图4是图2的前体嵌板的一个实施例的横截面的示意性侧视图；
图5是图2的设备的一个实施例的示意性透视图；
图6是与图3的成形嵌板一起示出的图2的设备的横截面的示意性侧视图；
图7是与图4的前体嵌板一起示出的图2的设备的横截面的示意性侧视图；
图8是用于使图3的嵌板成形的压力分布的一个示例；
图9是用于使图3的嵌板成形的压力分布的另一示例；
图10是所公开的用于使图2的嵌板成形的方法的一个实施例的流程图；
图11是飞机生产和使用方法的方框图；以及
图12是飞机的示意性图示。
具体实施方式
下列具体实施方式参考随附的附图，所述附图示出本公开的具体实施例。具有不同结构和操作的其他实施例不背离本公开的范围。类似的参考标号可以指不同附图中的相同元件或组件。
在上述所提及的图2和图12中，如果有，则连接各种元件和/或组件的实线可以表示机械的、电的、流体、光学、电磁的和其他联接件和/或它们的组合。如本文所用，“联接的”是指直接和间接地相关联的。例如，构件A可以与构件B直接地相关联，或者可以例如经由另一构件C间接地与其相关联。将理解的是并非必须表示各种公开元件之间的所有关系。因此，也可以存在除了框图中所示的之外的联接。如果有，则联接指代各种元件和/或组件的方框的虚线表示在功能和目的上与由实线表示的那些类似的联接件；然而，可以选择性地提供由所述虚线表示的联接件，或者由所述虚线表示的联接件可以涉及本公开的可替代示例。同样地，如果有，则用虚线表示的元件和/或组件指示本公开的可替代示例。用实线和/或虚线示出的一个或更多个元件可以从特定的示例中省略，而不背离本公开的范围。如果有，则环境元件用点线表示。为了清楚起见，也可以示出虚拟的(假想)元件。本领域的技术人员将理解的是，图2和图12中所示的部分特征可以以各种方式组合，而不需要包括图2和图12、其他附图和/或随附公开中描述的其他特征，即使此类(一个或更多个)组合没有明确地在此示出。类似地，不限于所呈现的示例的附加特征可以与本文示出和描述的一些或全部特征组合。
在上述所指出的图10和图11中，所述方框可以表示操作和/或其部分，并且连接各种方框的线不暗指所述操作或其部分的任何特定顺序或从属。由虚线表示的方框指示可替代操作和/或其部分。如果有，则连接所述各种方框的虚线表示所述操作或其部分的可替代从属。将理解的是并非必须表示所述各种公开操作之间的所有从属。图10和图11以及描述本文详细阐述的(一个或更多个)方法的操作的随附公开不应该解释为必须确定其中要执行所述操作的顺序。相反，尽管示出了一个说明性顺序，但是应当理解的是当必要时可以修改所述操作的顺序。因此，某些操作可以以不同顺序或同时地执行。此外，本领域的技术人员将理解的是并非必须执行描述的所有操作。
本文对“示例”的参考是指与该示例结合描述的一个或更多个特征、结构或特性被包括在至少一个实施例或实施方式中。在本说明书中的各个地方的短语“一个示例”或“另一示例”可以或可以不指代相同的示例。
除非另有指示，否则术语“第一”、“第二”等在本文仅用作标记，并且不意在利用对这些术语所指的各项的顺序要求、位置要求或等级要求。此外，对“第二”项的参考不要求或排除较小编号项(例如，“第一”项)和/或较大编号项(例如，“第三”项)的存在。
本公开认识到多板式嵌板(例如由两个或更多个材料板形成的嵌板)可以使用超塑成形(“SPF”)工艺成形。作为一个示例，所述SPF工艺可以用于制作三板式嵌板。三板式嵌板由芯板和夹住所述芯板的两个相反面板形成。在三板式嵌板中，所述芯板焊接到所述面板。在所述材焊接在一起之后，加热所述板并且加压所述面板之间的容积，以迫使所述面板与所述芯板分开。
如图1中所示，本公开还认识到由于三板式嵌板1000的表面1004上的瑕疵1002(例如窝)的形成，当前SPF工艺不适合于制造三板式嵌板1000。由所述芯板(图1中未示出)施加在所述面板1006上的拉动应力会导致此类瑕疵1002发生。随着所述面板1006拉动分离，所述芯板弯曲并且所述面板1006围绕焊接点1008台突出来(pillow out)，由此在所述面板1006的外表面1004中形成尖窝(例如，瑕疵1002)。
本公开还认识到三板式嵌板能够削减噪音，承载结构负荷，并且在周期时间和重量方面有吸引力，但是为了要实现的这些优点，需要无表面瑕疵(例如，瑕疵1002)(图1)。此外，三板式嵌板可以用作蜂窝状芯嵌板(例如，由蜂窝状芯和夹住所述蜂窝状芯的两个相反面板形成的嵌板)的替代物。作为一个示例，三板式嵌板可以作为蜂窝状芯嵌板的替代物具有在航空和航天工业中的特别有利的使用。
参照图3，并且参照图2，公开了嵌板102的一个实施例。嵌板102可以使用设备100(图2)和方法500(图10)成形。嵌板102包括第一面板104、第二面板106和相互联接在第一面板104和第二面板106之间的芯板108。第一面板104和第二面板106彼此间隔开。嵌板102通常可以指三板式嵌板。嵌板102是硬的且重量轻的。
参照图3和图4，作为一个示例，嵌板102(图3)由前体嵌板110(图4)形成。通常地，前体嵌板110经加热和加压，以形成嵌板102。如本文将更详细地描述，作为一个示例，前体嵌板110可以使用经调整的惰性气体压力分布130(图8和图9)用惰性气体被充气，以便用被加热的前体嵌板110超塑性地形成嵌板102。
第一面板104由多个第一焊接点112(例如，焊接接头)焊接到芯板108。芯板108由多个第二焊接点114(例如，焊接接头)焊接到第二面板106。第一焊接点112和第二焊接点114可以是部分熔透焊接点。芯板108被焊接到面板104、106，使得一半的焊接点(例如，第一焊接点112)是在第一面板104和芯板108之间，并且另一半的焊接点(例如，第二焊接点114)是在相反的第二面板106和芯板108之间。第一焊接点112相互对齐并形成第一焊接点112网格。第二焊接114可以相互对齐并形成第二焊接点114网格。第一焊接点112和第二焊接点114彼此偏离。
参照图4，在前体嵌板110的一个示例中，第一面板104、第二面板106和芯板108是平坦的并且彼此平行。第一面板104、芯板108和第二面板106的焊接板堆形成夹层结构。所述夹层结构由第三焊接点120(例如，焊接接头)沿***边缘118(例如第一面板104、芯板108和第二面板106的公共***边缘)被焊接，以形成前体嵌板110。
在图4中所示的示例前体嵌板110中，为了清楚起见和便于说明，夸大了第一面板104、第二面板106和芯板108的横截面厚度、焊接点(例如，第一焊接点112、第二焊接点114和第三焊接点120)的横截面厚度以及相对于第一面板104、芯板108和第二面板106的横截面厚度在第一面板104和芯板108以及第二面板106和芯板108之间的距离。
参照图2，并参照图4，在第一面板104和第二面板106之间的容积限定嵌板容积122。嵌板压力端口126穿过前体嵌板110形成，以加压嵌板容积122。作为一个示例，嵌板压力端口126穿过前体嵌板110的***边缘118(图4)形成。
参照图4，并参照图2，作为一个示例，嵌板容积122(图2)可以包括由在第一面板104和芯板108之间的容积限定的第一嵌板容积122a和由在第二面板106和芯板108之间的容积限定的第二嵌板容积122b。嵌板压力端口126(图2)可以包括第一嵌板压力端口126a，以加压第一嵌板容积122a，并包括第二嵌板压力端口126b，以加压第二嵌板容积122b。
虽然图4的示例前体嵌板110被示出具有两个嵌板压力端口126(例如，与第一嵌板容积122a流体连通的第一嵌板压力端口126a和与第二嵌板容积122b流体连通的第二嵌板压力端口126b)，但是可替代地，也可以使用与整个嵌板容积122(例如，第一嵌板容积122a和第二嵌板容积122b二者)流体连通的单个嵌板压力端口126。作为另一可替代方法，也可以使用与嵌板容积122流体连通的多个嵌板压力端口126。
参照图3和图4，在板104、106和108(第一面板104、第二面板106和芯板108)被焊接在一起以形成前体嵌板110(图4)之后，加热前体嵌板110(例如，被焊接的板104、106和108)并加压在第一面板104和第二面板106之间的嵌板容积122，以使得嵌板容积122膨胀并迫使第一面板104和第二面板106彼此分开来形成嵌板102(图3)。由于第一焊接点112和第二焊接点114是偏离的，所以如图3中所示，当第一面板104和第二面板106被迫使彼此分开时，芯板108被成形成交替的平行脊状物和凹槽(例如，形成波纹状芯板)。
参照图2，并参照图5，还公开的是用于使嵌板102成形的设备100的一个实施例。设备100包括限定其形状设定成对应于嵌板102(图2)的成形腔体124(图2)的模制工具116。作为一个示例，至少一部分成形腔体124包括与在嵌板容积122(图2)的加压之后的嵌板102的最终模塑形状对应的形状。工具116包括具有与嵌板102的期望形状对应的形状的成形表面184。
设备100包括与成形腔体124相邻定位并经配置加热成形腔体124的加热***186。加热***186经配置在嵌板容积122的加压之前加热定位在成形腔体124内的前体嵌板110(图2)。加热***186可以嵌入工具116内。
设备100包括经配置加压腔体容积194(图2)的加压***192(图2)。在工具116和第一面板104之间的容积和在工具116和第二面板106之间的容积限定腔体容积194。加压***192经配置加压嵌板容积122。如图3和图4中所示，在第一面板104和第二面板106之间的容积限定嵌板容积122。
参照图5，并参照图2和图6，在一个示例构造中，工具116包括两个半体，并且成形腔体124(图2)被限定在所述两个半体之间。作为一个示例，工具116包括第一(例如，上)工具132和第二(例如，下)工具134。第一工具132和第二工具134结合限定成形腔体124。成形腔体124的至少一部分的形状设定成对应于使用设备100形成的嵌板102(图2)。第一工具132和第二工具134均限定成形腔体124的至少一部分。作为一个示例，第一工具132限定成形腔体124的第一(例如，上)部分176(图6)，并且第二工具134限定成形腔体124的第二(例如，下)部分178(图6)。第一工具132可以包括具有与嵌板102的第一面板104的期望形状对应的形状的第一成形表面162(图6)，并且第二工具134可以包括具有与嵌板102的第二面板106的期望形状对应的形状的第二成形表面164(图6)。
第一工具132和第二工具134可以分别被安装到第一(例如，上)定位板136和第二(例如，下)定位板138或被安装在第一(例如，上)定位板136和第二(例如，下)定位板138内。在一个示例构造中，第一定位板136和第二定位板138均被螺纹拧到四个螺纹柱支撑物(例如，螺旋起重器/螺纹丝杠(jackscrew)140)上。螺旋起重器140能够使用波纹管或其他致动机制被转动，以便使得第一定位板136或第二定位板138相对于彼此向上或向下运动。第一定位板136和第二定位板138的运动分别使得第一工具132和第二工具134相对于彼此向上或向下运动，以便使成形腔体124成形。
作为一个示例，第一定位板136和第二定位板138均包括分别用于第一工具132和第二工具134的刚性平坦背衬表面(未明确地示出)，以阻止在重复的嵌板成形操作期间第一工具132和第二工具134的弯曲和/或破裂。第一定位板136和第二定位板138可以能够保持第一工具132和第二工具134成(例如，限定成形腔体194的)工具116中的成形表面的近似每平方英尺±0.003英寸(近似每平方米±0.82毫米)的表面公差。此类公差可以帮助确保实现适当部件公差。第一定位板136和第二定位板138可以由钢、铝或能够处理在嵌板成形期间存在的负荷的任何其他材料形成。然而，在某些实施例中，诸如铝或一些钢合金等的非磁性的材料可以是优选的以便避免由感应线圈142产生的磁场的任何扭曲，如下面所述。在一些情况下，第一工具132和/或第二工具134可以是足够强的以用于嵌板成形，而不需第一定位板136和/或第二定位板138。
第一工具132和第二工具134均可以通过任何合适的紧固装置，如螺栓紧固或夹持，被附接到其对应的第一定位板136和第二定位板138。作为一个示例，第一工具132和第二工具134二者例如通过夹杆(未明确地示出)的使用被安装在支撑板150上(图5中仅示出联接到第二工具134的下支撑板150)，其中所述支撑板150被保持在对应的第一定位板136和第二定位板138上的适当位置。所述夹杆可以围绕支撑板150的***边缘延伸并通过紧固件(未明确地示出)的使用被螺栓紧固至对应的第一定位板136和第二定位板138。
参照图6，在一个示例构造中，第一工具132包括第一(例如，上)模具180，并且第二工具134包括第二(例如，下)模具182。第一工具132包括联接到第一模具180的第一(例如，上)***物144，并且第二工具134包括联接到第二模具182的第二(例如，下)***物146。作为一个示例，在第一模具180中形成的第一(例如，上)***物腔体158的尺寸经设定保持第一***物144，并且在第二模具182中形成的第二(例如，下)***物腔体160的尺寸经设定保持第二***物146。
成形腔体124被限定在第一***物144和第二***物146之间。成形腔体124的至少一部分的形状设定成对应于使用设备100成形的嵌板102(图2)。第一***物144和第二***物146均限定成形腔体124的至少一部分。作为一个示例，第一***物144限定成形腔体124的第一部分176，并且第二***物146限定成形腔体124的第二部分178。成形表面184可以由第一***物144和第二***物146限定。作为一个示例，第一***物144可以限定成形表面184的具有大体与嵌板102的一侧(例如，嵌板102的由第一面板104限定的一侧)的期望形状对应的形状的第一部分，并且第二***物146可以限定成形表面184的具有大体与嵌板102的相反侧(例如，嵌板102的由第二面板106限定的一侧)的期望形状对应的形状的第二部分。成形表面184可以是平坦的或波形的。
可替代地，第一***物144和第二***物146均可以被形成为对应的第一模具180和第二模具182的一体部分。所述工具的分离的模具和***物的构造可以是优选的，因为该构造允许例如限定不同形状的成形腔体的不同***物被用在相同的工具中，从而简化用于改变加工的更换任务并降低加工成本。此外，所述工具的分离的模具和***物的构造可以允许使用感受器衬垫188和190，如下面更详细地描述。
参照图6和图7，并参照图2，在一个示例中，设备100包括内隔板组件196和外隔板组件198。外隔板组件198被定位在成形腔体124内与工具116相邻。内隔板组件196被定位在成形腔体124内在外隔板组件198和嵌板102之间。
图7示出在所述嵌板成形工艺的加压步骤之前设备100和前体嵌板110的一个示例。图6示出在所述嵌板成形工艺的一个或更多个加压步骤之后设备100和嵌板102的一个示例。
参照图6和图7，并参照图2，在所述嵌板成形工艺的一个或更多个加压步骤期间，加压***192(图2)经配置加压第一压力区200(图7)。第一压力区200被限定在内隔板组件196和外隔板组件198之间。作为一个示例，加压***192施加外部压力PE(例如，在前体嵌板110或嵌板120外部的压力)至第一压力区200。(例如，用外部压力PE给)第一压力区200的加压加压腔体容积194，推动外隔板组件198与成形表面184(图2)接触，推动内隔板组件196远离外隔板组件198，并按压内隔板组件196与第一面板104和第二面板106的外表面128(图4)接触，如图6中所示。
加压***192经配置加压第二压力区202。第二压力区202被限定在嵌板102(或前体嵌板110)的第一面板104和第二面板106之间。作为一个示例，加压***192施加内部压力PI(例如，在前体嵌板110或嵌板102内部的压力)至第二压力区202。(例如，用内部压力PI对)第二压力区202的加压加压嵌板容积122(图2)并推动第一面板104和第二面板106分离，如图6中所示。
加压***192经配置加压第三压力区204。第三压力区204被限定在内隔板组件196和嵌板102(或前体嵌板110)的第一面板104和第二面板106之间。作为一个示例，加压***192施加真空压力PV至第三压力区204。(例如，用真空压力PV对)第三压力区204的加压拉动内隔板组件196与第一面板104和第二面板106接触，如图6中所示。
参照图7，并参照图6，在一个示例构造中，内隔板组件196包括第一(例如，上)内隔板206和第二(例如，下)内隔板208。第一内隔板206和第二内隔板208例如围绕周边密封，以密封嵌板102(或前体嵌板110)(例如，围绕嵌板102(或前体嵌板110)封装或形成封皮)。内隔板组件196包括内隔板加压端口224(图6)，以加压第三压力区204(图7)。
外隔板组件198包括第一(例如，上)外隔板210和第二(例如，下)外隔板212。第一外隔板210和第二外隔板212例如围绕周边密封，以密封内隔板组件196和嵌板102(或前体嵌板110)(例如，围绕内隔板组件196和嵌板102(或前体嵌板110)封装或形成封皮)。外隔板组件198包括外隔板加压端口214(图6)，以加压第一压力区200(图7)。
如图6中所示，一旦加压第一压力区200(图7)，则迫使(例如，由外部压力PE推动)第一外隔板210紧贴由第一***物144限定的成形表面184，并且推动第二外隔板212紧贴由第二***物146限定的成形表面184。
一旦加压第一压力区200，则迫使(例如，由外部压力PE推动)第一内隔板206紧贴前体嵌板110(图7)的第一面板104的外表面128(图4)，并且迫使(例如，由外部压力PE推动)第二内隔板208紧贴前体嵌板110的第二面板106的外表面128。
一旦加压第三压力区204(图7)，则迫使(例如，由真空压力PV拉动)第一内隔板206紧贴前体嵌板110(图7)的第一面板104的外表面128，并且迫使(例如，由真空压力PV拉动)第二内隔板208紧贴前体嵌板110的第二面板106的外表面128。
一旦加压第二压力区202(图7)，则迫使(例如，由外部压力PI推动)第一面板104和第二面板106彼此分开。
在所述嵌板成形工艺的加压步骤期间，第二压力区202(例如，内部压力PI的)压力大于第一压力区200(例如，外部压力PE的)压力，以允许嵌板容积122(图2)的膨胀并且第一面板104和第二面材106被推动远离彼此，同时内隔板组件196施加力在第一面板104和第二面板106上。
随着前体嵌板110膨胀使嵌板102成形，第一压力区200的(例如，外部压力PE的)压力和第三压力区204的(例如，真空压力PV的)压力迫使内隔板组件196(例如，第一内隔板206和第二内隔板208)紧贴第一面板104和第二面板106的外表面128。第一内隔板206使第一面板104刚硬(基本上增厚第一面板104)，并且第二内隔板208使第二面板106刚硬(基本上增厚第二面板106)，从而减少或消除在嵌板容积122膨胀期间(例如，随着迫使第一面板104和第二面板106分开)产生的(例如围绕焊接点的)表面瑕疵的形成。
因此，一旦第一内隔板206与第一面板104接触，则第一内隔板206限定第一成形表面162，如图6中所示，所述第一成形表面162的形状对应于嵌板102的第一面板104的成形形状。一旦第二内隔板208与第二面板106接触，则第二内隔板208限定第二成形表面164，如图6中所示，所述第二成形表面164的形状对应于嵌板102的第二面板106的成形形状。
由第一内隔板206限定的第一成形表面162保持第一面板104处于平坦或平面构造，以便防止且/或消除例如围绕第一焊接点112的在第一面板104的外表面128中的表面瑕疵(例如，造窝)的形成。类似地，由第二内隔板208限定的第二成形表面164保持第二面板106处于平坦或平面构造，以便阻止且/或消除例如围绕第二焊接点114的在第二面板106的外表面128中的表面瑕疵(例如，造窝)的形成。根据嵌板102的最终期望的成形形状，第一成形表面162和/或第二成形表面164可以是平坦的或波形的。
在每个嵌板成形工艺之后，内隔板组件196和/或外隔板组件198可以是可丢弃的/一次性的(disposable)。可替代地，内隔板组件196和/或外隔板组件198可以可重复用于大量嵌板成形工艺。
参照图6，并参照图2，加压***192(图2)包括外部压力PE的源216、内部压力PI的源218和真空压力PV的源220(图6)。外部压力PE的源216和/或内部压力PI的源218可以是加压气体。作为一个示例，外部压力PE的源216和/或内部压力PI的源218可以是加压惰性气体(例如，氩气)。诸如泵(未明确地示出)的其他加压部件也可以与加压***192一起使用，以便在第一压力区200和/或第二压力区202(图7)内施加气体压力。真空压力PV的源220(图6)可以是真空泵(未明确地示出)。
参照图6，外部压力PE的源216通过第一导管222提供压力(例如，气体压力)至第一压力区200。第一导管222可以穿过第二模具182和第二***物146，如图6中所示，或者可以穿过第一模具180和第一***物144。第一导管222联接到内隔板组件加压端口214并与所述内隔板组件加压端口214流体连通。
内部压力PI的源218通过第二导管226提供压力(例如，气体压力)至第二压力区202。第二导管226可以穿过第二模具182和第二***物146，如图6中所示，或者可以穿过第一模具180和第一***物144。第二导管226联接嵌板加压端口126并与所述嵌板加压端口126流体连通。
真空压力PV的源220通过第三导管228提供压力(例如，真空压力)至第三压力区204。第三导管228可以穿过第一模具180和第一***物144，如图6中所示，或者可以穿过第二模具182和第二***物146。第三导管228联接到外隔板组件加压端口224并与所述外隔板组件加压端口224流体连通。
参照图8和图9，并参照图7，一旦前体嵌板110被加热至超塑温度T，则可以使用经调整的压力分布130来加压第一压力区200、第二压力区202和第三压力区204以便形成嵌板102。图8和图9中所示的压力分布130示出随着时间推移在超塑温度T、内部压力PI、外部压力PE和真空压力PV之间的相互关系的示例。
图8示出在嵌板成形操作的加压步骤期间使用的压力分布130的一个示例。前体嵌板110由加热***186(例如，感应线圈142)加热至超塑温度T。一旦被加热至超塑温度T，则可以施加内部压力PI至第二压力区202，以开始推动第一面板104和第二面板106(图4)分开。然后在内部压力PI达到最大压力之前，施加外部压力PE至第一压力区200，以推动内隔板组件196(图7)与第一面板104和第二面板106进行表面接触。在整个工艺期间，外部压力PE小于内部压力PI。然后去除外部压力PE，并且维持内部压力PI，以完成成形嵌板102。然后在冷却嵌板102的同时，去除内部压力PI。在整个工艺期间维持真空压力PV。
图9示出在嵌板成形操作的加压步骤期间使用的压力分布130的一个示例。前体嵌板110由加热***186(例如，感应线圈142)加热至超塑温度T。一旦被加热至超塑温度T，则施加内部压力PI至第二压力区202，以推动第一面板104和第二面板106(图4)分开，并且施加外部压力PE至第一压力区200，以推动内隔板组件196(图7)与第一面板104和第二面板106进行表面接触。然后去除外部压力PE，并维持内部压力PI以完成成形嵌板102。然后去除内部压力PI。然后冷却嵌板102。在整个工艺期间维持真空压力PV。
大体地参照图2，并具体地参照图5和图6，在一个示例构造中，加热***186是感应加热***。作为一个示例，感应线圈142被定位成与成形腔体184相邻。多个感应线圈142可以纵向地延伸通过与成形腔体124(例如，成形腔体124的第一部分176)相邻的第一工具132的长度，并延伸通过与成形腔体124(例如，成形腔体124的第二部分178)相邻的第二工具134的长度。作为一个示例，感应线圈142可以被嵌入第一工具132和第二工具134内部并延伸通过第一工具132和第二工具134的内部。
参照图5和图6，作为一个示例，每个感应线圈142由沿第一工具132和第二工具134中每个的长度延伸的直管材段152和将第一工具132中的直管材段152连接到第二工具134中的直管材段152的柔性线圈连接器154形成。
感应线圈142被连接到外部电源，例如，线圈驱动器156(图6)，并由位于感应线圈142的端部处的连接器174(图5)连接到冷却剂源(未明确地示出)。感应线圈142也通过用作诸如水的冷却流体的导管而去除热能。作为一个示例，可以使用四个分离的感应线圈142。然而，也可以没有限制地使用其他数量的感应线圈142。
在感应加热示例中，第一模具180和第二模具182由不易受感应加热的材料制成。作为一个示例，第一模具180和第二模具182可以由陶瓷材料制成。作为一个示例，第一模具180和第二模具182可以由复合材料制成。具有低热膨胀系数的复合材料或陶瓷材料是耐热冲击的，并且相对高的压缩强度可以是优选的，如可浇铸熔融石英陶瓷。作为一个示例，第一模具180和第二模具182的内部166由可浇铸酚或陶瓷形成，并且工具箱的外部侧面由预浇铸复合酚树脂块168形成。
第一***物144和第二***物146可以由易受感应加热的材料(例如，铁磁材料)制成。作为一个示例，第一***物144和第二***物146由不锈钢(例如，420不锈钢)形成。可替代地，第一***物144和第二***物146可以由不易受感应加热的材料(例如，非铁磁材料)制成。作为一个示例，第一***物144和第二***物146由可浇铸介质酚(castabledielectric phenolic)或陶瓷形成。
内隔板组件196(例如，第一内隔板206和第二内隔板208)和/或外隔板组件198(例如，第一外隔板210和第二外隔板212)可以由易受感应加热的材料(例如，铁磁材料)制成。作为一个示例，内隔板组件196和/或外隔板组件198由金属形成。作为一个一般的非限制的示例，内隔板组件196和/或外隔板组件198可以由金属板形成。作为一个具体的非限制的示例，内隔板组件196和/或外隔板组件198可以由不锈钢(例如，420不锈钢)形成。可替代地，内隔板组件196和/或外隔板组件198可以由诸如复合材料的不易受感应加热的材料(例如，非铁磁材料)制成。
参照图6，作为一个示例，第一工具132包括第一(例如，上)感受器衬垫188，所述第一感受器衬垫188被定位在第一模具180和第一***物144之间的第一***物腔体158内。第二工具134包括第二(例如，下)感受器衬垫190，所述第二感受求衬垫190被定位在第二模具182和第二***物146之间的第二***物腔体160内。第一感受器衬垫188和第二感受器衬垫190包围第一***物144和第二***物146与成形腔体124。第一感受器衬垫188和第二感受器衬垫190可以由易受感应加热的材料(例如，铁磁材料)制成。
作为一个示例，第一感受器衬垫188和第二感受器衬垫190可以包括分别沿第一***腔体158和第二***腔体160的内表面定位的导磁材料层或板。用于构造所述第一感受器衬垫188和第二感受器衬垫190的导磁材料可以包括铁磁材料，当加热至高于临界或居里温度的温度时所述铁磁材料的导磁性至少减小到约1/10。在所述临界温度下的此类导磁性的大的下降有助于第一感受器衬垫188和第二感受器衬垫190的温度控制，并且因此，有助于形成的嵌板(例如，嵌板102)的温度控制。铁磁材料可以包括五种元素，即铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)、钆(Gd)和镝(Dy)以及这些元素的合金。
作为一个示例，第一感受器衬垫188和第二感受器衬垫190可以是被热喷射的智能感受器，其包括支撑导磁的热喷射材料并可选地包括镍铝化物涂层(未明确地示出)的网状结构。所述网状结构可以是由不锈钢或具有与能够承受与嵌板102的加热和成形相关联的温度和其他环境因素的热喷射材料相同成分的金属构造的金属丝网。所述网状结构提供保持所喷射的材料在一起的骨架或支撑结构。作为一个示例，所述金属丝网状结构是能够紧密地悬挂成第一***物腔体158和第二***物腔体160的形状的非常柔性的网状织物。作为一个具体的非限制的示例，所述网状结构包括约0.020英寸(0.5毫米)厚的300系列不锈钢丝。此外，所述网状结构可以在其金属丝之间具有足够尺寸的空隙，以允许所喷射的材料在所述网状结构内的交错(interdigitation)，而同时为所喷射的材料提供支撑。优选地，所述网格的开口尺寸约是所述金属丝直径的五倍。例如，约0.020英寸(0.5毫米)金属丝将具有约0.100英寸(2.54毫米)的网格开口。
感应线圈142经配置产生导致易受感应加热的材料的加热的电磁通量(例如，磁场)。作为一个示例，感应线圈142产生导致第一感受器衬垫188和第二感受器衬垫190的加热的电磁通量。第一感受器衬垫188和第二感受器衬垫190产生电磁屏蔽，所述电磁屏蔽阻止由第一感受器衬垫188和第二感受器衬垫190包围的由易受感应加热的材料形成的其他部件(例如，内部部件)由于电磁通量而被加热。一旦通过感应加热进行加热，则第一感受器衬垫188和第二感受器衬垫190通过传导和/或辐射加热内部部件。作为一个示例，第一感受器衬垫188和第二感受器衬垫190屏蔽第一***物144、第二***物146、内隔板组件196(例如，第一内隔板206和第二内隔板208)、外隔板组件198(例如，第一外隔板210和第二外隔板212)和嵌板102(即内部部件)以免受电磁通量，并且因此阻止那些部件通过感应被加热。内部部件具有低于第一感受器衬垫188和第二感受器衬垫190的居里点。
加热嵌板102的工艺包括将前体嵌板110***由第一***物144和第二***物146限定的成形腔体124中以及被支撑在第一***物腔体158和第二***物腔体160内的第一感受器衬垫188和第二感受器衬垫190之间。然后将第一模具180和第二模具182放在一起，直到前体嵌板110被封装在成形腔体124内，并且密封成形腔体124。线圈驱动器156向感应线圈142提供预定量的功率，从而导致产生振荡电磁通量(未明确地示出)的感应线圈142中的振荡电流。所述电磁通量直接穿过第一模具180和第一***物144与第二模具182和第二***物146(由于其缺少导磁性)，并且与第一感受器衬垫188和第二感受器衬垫190的导磁材料(例如，易受感应加热的材料)联接/耦合。与所述电磁通量耦合导致第一感受器衬垫188和第二感受器衬垫190中的涡流，这进而导致热的产生。第一感受器衬垫188和第二感受器衬垫190阻碍所述电磁通量到成形腔体194的内部。热增加了与被捕集/困在成形腔体124内的前体嵌板110相邻的第一感受器衬垫188和第二感受器衬垫190的温度，从而导致前体嵌板110的温度增加。
在仅第一感受器衬垫188和第二感受器衬垫190由易受感应加热的材料形成的构造中，由第一感受器衬垫188和第二感受器衬垫190产生的热可以通过传导和/或辐射被传递到第一***物144、第二***物146、内隔板组件196、外隔板组件198和/或前体嵌板110。如上所述，在一个或更多个内部部件(例如，第一***物144、第二***物146、内隔板组件196、外隔板组件198和/或前体嵌板110中的一个或多个)由易受感应加热的材料形成的构造中，第一感受器衬垫188和第二感受器衬垫190将屏蔽那些部件以免于感应加热，并且通过传导和/或辐射将热传递到那些部件。
感应线圈142中的振荡电流产生随时间变化的磁场，所述磁场经由涡流加热而加热第一感受器衬垫188和第二感受器衬垫190。线圈驱动器156驱动感应线圈142的频率取决于嵌板102(或前体嵌板110)的性质。作为一个示例，感应线圈142可以在约3-10kHz之间的频率下以多达约400kW供电。
感应线圈142的形状可以具有对磁场均匀性的影响。磁场均匀性通常是重要的，因为嵌板102(或前体嵌板110)中感应的温度均匀性直接与所述磁场的均匀性相关。均匀的加热确保嵌板的不同部分将在大约相同时间达到适当的嵌板成形温度。作为一个示例，螺线管式感应线圈提供均匀的磁场，并且因此可以是优选的。嵌板中产生沿包围的感应线圈142的中心线对称地定位的更大的磁场均匀性。本领域的技术人员能够通过标准电气计算建立串联/并联感应线圈组合、可变匝间距和嵌板和感应线圈之间的距离，以针对所用的线圈构造来实现期望的加热。
参照图6，第一模具180和第二模具182中的每个包围并支撑对应的第一***物144和第二***物146以及第一感受器衬垫188和第二感受器衬垫190。每个模具180和182也保持感应线圈142的直管材段152相对于第一感受器衬垫188、第二感受器衬垫190和限定成形腔体124的第一***物144和第二***物146在适当位置中。作为一个示例，感应线圈142的直管材段152被嵌入(例如铸造)在第一模具180和第二模具182内，并平行于相应的第一***物144和第二***物146延伸。可替代地，感应线圈142可以被容纳在第一***物144和第二***物146内。
第一模具180和第二具182通常基本上是绝热的，并且将热捕集在和容纳在成形腔体124内。由于模具未感应地加热并用作绝缘体，以维持在成形腔体内的热，所以可以需要较少的能量来实现期望的操作温度。
参照图5和图6，在一个示例构造中，第一工具132和第二工具134二者用多条玻璃纤维杆148加固。玻璃纤维杆148可以在网格中纵向地和/或横向地延伸通过第一工具132和第二工具134中的每个，以增加所述工具132和134的强度。作为一个示例，玻璃纤维杆148纵向地和横向地延伸通过第一模具180和第二模具182的块168和内部166。在浇铸第一模具180和第二模具182的内部166之后，玻璃纤维杆148可以通过张紧螺母170的使用进行后张紧。后张紧的玻璃纤维杆148维持块168、内部166和***物144和146上的压缩负荷，以维持***物144和146的公差并且以阻止模具180和182和/或***物144和146在嵌板成形操作或工艺期间的破裂或损坏。
参照图10，并参照图2-7，公开了用于使包括第一面板104、第二面板106和在第一面板104和第二面板106之间的芯板108的嵌板102成形的方法500的一个实施例。可以做出对方法500的修改、添加或省略，而不背离本公开的范围。方法500可以包括更多、更少或其他步骤。此外，可以以任何合适的顺序执行各步骤。
通常地，在嵌板成形操作(例如，方法500)期间，前体嵌板110被放置在成形腔体124内。前体嵌板110由加热***186加热至超塑温度T。当前体嵌板110达到超塑状态时，嵌板容积122经加压推动第一面板104和第二面板106彼此分开并且形成在其间相互联接的波纹状芯板108。腔体容积194经加压控制嵌板102的(例如，第一面板104和第二面板106的)外表面128的形状，从而阻止表面瑕疵。
作为一个具体示例，根据设备100，在嵌板成形操作(例如，方法500)期间，前体嵌板110被密封在内隔板组件196内，并且内隔板组件196和前体嵌板110被密封在外隔板组件198内。前体嵌板110、内隔板组件196和外隔板组件198的被密封组件被放置在第一***物144和第二***物146之间的成形腔体124内。前体嵌板110由加热***186(例如，由通电的感应线圈142)加热至超塑温度T。当前体嵌板110达到超塑状态时，内部压力PI被施加至前体嵌板110的内部(例如，至第二压力区202)，以推动第一面板104和第二面板106彼此分开并形成在其间相互联接的波纹状芯板108。外部压力PE被施加在外隔板组件198和内隔板组件196之间(例如，施加至第一压力区200)，以推动内隔板组件196紧贴第一面板104和第二面板106(例如，施加压力至前体嵌板110的外部)，从而阻止当第一面板104和第二面板106被推动分开时例如围绕焊接接头的表面瑕疵的形成。真空压力PV被施加在内隔板组件196与第一面板104和第二面板106之间(例如，施加至第三压力区204)，以维持内隔板组件196与第一面板104和第二面板106接合。
在一个示例实施方式中，方法500包括将前体嵌板110截留在模制工具116的成形腔体124内的步骤，如在方框502处所示。如本文所用，术语“截留(entrap)”通常指将物体(例如，前体嵌板110)固定在两个部件(例如，第一工具132和第二工具134)之间并将所述物体装在由所述两个部件形成的腔体(例如，成形腔体124)内。前体嵌板110包括第一面板104、焊接到第一面板104的芯板108和焊接到芯板108的第二面板106。
作为一个示例，成形腔体124可以由联接到第一工具132的第一模具180的第一***物144限定的第一部分176和由联接到第二工具134的第二模具182的第二***物146限定的第二部分178形成。
在一个示例实施方式中，方法500包括将前体嵌板110密封在被定位在成形腔体124内的内隔板组件196内的步骤，如在方框504处所示。如本文所用，术语“密封”通常指将物体(例如，前体嵌板110)封装在两个部件(例如，第一内隔板206和第二内隔板208)之间，使得所述两个部件围绕所述物体形成密封的封皮。
在一个示例实施方式中，方法500包括将内隔板组件196和前体嵌板110密封在被定位在成形腔体124内的外隔板组件198内的步骤，如在方框506处所示。
作为一个示例，前体嵌板110被密封在内隔板组件196内。然后前体嵌板110和内隔板组件196的组合被密封在外隔板组件198内。然后前体嵌板110、内隔板组件196和外隔板组件198的组合被截留在模制工具116的成形腔体124内。
在一个示例实施方式中，方法500包括加热前体嵌板110至超塑温度T的步骤，如在方框508处所示。
在一个示例实施方式中，加热前体嵌板110的步骤(方框508)包括感应地加热前体嵌板110，如在方框510处所示。
在一个示例实施方式中，感应地加热前体嵌板110的步骤(方框510)包括从与成形腔体124相邻被嵌入工具116内的感应线圈142产生的电磁通量(例如，磁场)，如在方框512处所示。感应地加热前体嵌板110的步骤(方框510)还包括感应地加热给成形腔体124加衬的第一感受器衬垫188和第二感受器衬垫190，如在方框514处所示。第一感受器衬垫188和第二感受器衬垫190由易受感应加热的材料形成。感应地加热前体嵌板110的步骤(方框510)还包括由第一感受器衬垫188和第二感受器衬垫190产生的热传导地加热前体嵌板110，如在方框516处所示。
在一个示例实施方式中，方法500包括通过例如使用加压***192加压被限定在前体嵌板110的第一面板104和第二面板106之间的嵌板容积122的步骤，如在方框518处所示。
在一个示例实施方式中，方法500包括通过例如使用加压***192加压被限定在工具116和前体嵌板110之间的腔体容积194的步骤，如在方框520处所示。
在一个示例实施方式中，加压嵌板容积122的步骤(方框518)包括通过例如使用加压***192的内部压力PI的源218加压被限定在前体嵌板110的第一面板104和第二面板106之间的第二压力区202，如在方框522处所示。
在一个示例实施方式中，加压腔体容积194的步骤(方框520)包括通过例如使用加压***192的外部压力PE的源216加压被限定在内隔板组件196和外隔板组件198之间的第一压力区200，如在方框524处所示。
在一个示例实施方式中，加压腔体容积194的步骤(方框520)还包括通过例如使用加压***192的真空压力PV的源220加压被限定在内隔板组件196与第一面板104和第二面板106之间的第三压力区204，如在方框526处所示。
在一个示例实施方式中，方法500包括响应第二压力区202的加压推动第一面板104和第二面板106彼此分开的步骤，如在方框528处所示。
在一个示例实施方式中，方法500包括响应第一压力区200的加压推动内隔板组件196紧贴第一面板104和第二面板106的步骤，如在方框530处所示。
在一个示例实施方式中，方法500包括响应第三压力区204的加压拉动内隔板组件196紧贴第一面板104和第二面板106的步骤，如在方框532处所示。
本公开的示例可以在如图11中所示的飞机制造和使用方法1100和如图12中所示的飞机1200的背景下描述。
在预生产期间，所述说明性方法110可以包括飞机1200的如在方框1102处所示的规格和设计和如在方框1104处所示的材料采购。在生产期间，飞机1200的如在方框1106处所示的部件和子组件制造和如在方框1108处所示的***集成可以发生。作为一个示例，方法500(图10)可以在部件和子组件制造(方框1106)期间发生。其后，飞机1200可以通过认证和交付，如在方框1110处所示，以如在方框1112处所示被投入使用。当在使用中时，飞机1200可以按计划进行例程维护和维修，如在方框1114处所示。例程维护和维修可以包括飞机1200的一个或更多个***的修改、重新配置、整修等。
说明性方法1100的每个工艺可以由***集成商、第三方和/或操作员(例如，客户)执行或实行。出于此描述，***集成商可以包括但不限制于任何数量的飞机制造商和主***分包商；第三方可以包括但不限于任何数量的卖方、分包商和供应商；并且操作员可以是航空公司、租赁公司、军事实体、服务组织等。
如图12中所示，由说明性方法1100生产的飞机1200可以包括具有多个高级***1204和内部1206的机身1202。高级***1204的示例包括推进***1208、电气***1210、液压***1212和环境***1214中的一个或更多个。作为一个示例，嵌板102可以在飞机1200的机身1202中使用。可以包括任何数量的其他***。虽然示出了航空航天示例，但是本文公开的原理可以应用于其他工业，如汽车工业、海洋工业、建筑工业等。
本文所示或所述的***、设备和方法可以在所述制造和使用方法1100的各阶段中的任何一个或更多个期间采用。例如，与部件和子组件制造(方框1106)对应的部件或子组件可以以与当飞机1200正在使用中(方框1112)时生产的部件或子组件类似的方式制作或制造。另外，所述设备、***和方法或它们的组合的一个或更多个示例可以在生产阶段(方框1108和1110)期间使用。类似地，例如但不限于，当飞机1200正在使用中(方框1112)和在维护和维修阶段(方框1114)期间时，可以使用所述设备和方法或它们的组合的一个或更多个示例。
此外，本公开包括根据下列条款的实施例：
第1条、一种用于使包括第一面板、第二面板和在所述第一面板和所述第二面板之间的芯板的嵌板成形的设备，所述设备包括：模制工具，其限定形状对应于所述嵌板的成形腔体；加热***，其被定位成与所述成形腔体相邻并经配置加热所述成形腔体；和加压***，其经配置加压所述工具和所述嵌板之间的腔体容积并加压所述第一面板和所述第二面板之间的嵌板容积。
第2条、根据第1条所述的设备，所述设备还包括：被定位在所述成形腔体内与所述工具相邻的内隔板组件；和定位在所述成形腔体内在所述内隔板组件和所述嵌板之间的外隔板组件；其中所述加压***经配置：加压被限定在所述内隔板组件和所述外隔板组件之间的第一压力区；以及加压被限定在所述第一面板和所述第二面板之间的第二压力区。
第3条、根据第1条或第2条所述的设备，其中第一压力区的加压推动所述外隔板组件紧贴所述第一面板和所述第二面板，并且其中所述第二压力区的加压推动所述第一面板和所述第二面板彼此分开。
第4条、根据第3条所述的设备，其中所述外隔板组件限定形状对应于所述第一面板和所述第二面板的成形形状的成形表面。
第5条、根据第3条或第4条所述的设备，其中所述第二压力区的压力大于所述第一压力区的压力。
第6条、根据第3条至第5条所述的设备，其中所述加压***经配置加压被限定在所述外隔板组件与所述第一面板和所述第二面板之间的第三压力区。
第7条、根据第6条所述的设备，其中第三压力区的加压拉动所述外隔板组件紧贴所述第一面板和所述第二面板。
第8条、根据第1条至第7条所述的设备，其中所述工具包括：包括第一***物腔体的第一模具；联接到所述第一***物腔体内的所述第一模具的第一***物，其中所述第一***物限定所述成形腔体的第一部分；包括第二***物腔体的第二模具；和联接到所述第二***物腔体内的所述第二模具的第二***物，其中所述第二***物限定所述成形腔体的第二部分。
第9条、根据第8条所述的设备，其中所述加热***包括被嵌入所述第一模具内与所述第一***物相邻且嵌入所述第二模具内与所述第二***物相邻的感应线圈，并且其中所述模具由不易受感应加热的材料形成。
第10条、根据第9条所述的设备，所述设备还包括：被定位在所述第一***物腔体内在所述第一模具和所述第一***物之间的第一感受器衬垫；和被定位在所述第二***物腔体内在所述第二模具和所述第二***物之间的第二感受器衬垫，其中所述第一感受器衬垫和所述第二感受器衬垫由易受感应加热的材料形成。
第11条、根据第10条所述的设备，其中所述内隔板组件和所述外隔板组件中的至少一个由易受感应加热的材料形成，并且其中所述第一感受器衬垫和所述第二感受器衬垫屏蔽所述内隔板组件和所述外隔板组件以免于感应加热。
第12条、一种用于使包括第一面板、第二面板和在所述第一面板和所述第二面板之间的芯板的嵌板成形的方法，所述方法包括：将前体嵌板截留在模制工具的成形腔体内，所述前体嵌板包括所述第一面板、焊接到所述第一面板的所述芯板和焊接到所述芯板的所述第二面板；加热所述前体嵌板至超塑温度；加压被限定在所述工具和所述前体嵌板之间的腔体容积；以及加压被限定在所述前体嵌板的所述第一面板和所述第二面板之间的嵌板容积。
第13条、根据第12条所述的方法，所述方法还包括：将所述前体嵌板密封在所述成形腔体内的外隔板组件内；以及将所述外隔板组件密封在所述成形腔体内的内隔板组件内，其中：加压所述腔体容积的步骤包括加压被限定在所述内隔板组件和所述外隔板组件之间的第一压力区，并且加压所述嵌板容积的步骤包括加压被限定在所述前体嵌板的所述第一面板和所述第二面板之间的第二压力区。
第14条、根据第13条所述的方法，所述方法还包括：响应所述第一压力区的加压，推动所述外隔板组件紧贴所述第一面板和所述第二面板；以及响应所述第二压力区的加压，推动所述第一面板和所述第二面板彼此分开，其中所述外隔板组件限定形状对应于所述嵌板的所述第一面板和所述第二面板的成形形状的成形表面。
第15条、根据第14条所述的方法，其中所述第二压力区的压力大于所述第一压力区的压力。
第16条、根据第14条或第15条所述的方法，其中加压所述腔体容积的步骤还包括加压被限定在所述外隔板组件与所述第一面板和所述第二面板之间的第三压力区。
第17条、根据第16条所述的方法，所述方法还包括响应所述第三压力区的加压，拉动所述外隔板组件紧贴所述第一面板和所述第二面板。
第18条、根据第13条至第17条所述的方法，其中加热所述前体嵌板的步骤包括感应地加热所述前体嵌板。
第19条、根据第18条所述的方法，其中感应地加热所述前体嵌板的步骤包括：由与所述成形腔体相邻被嵌入所述工具内的感应线圈产生电磁流量；感应地加热给所述成形腔体加衬的第一感受器衬垫和第二感受器衬垫，其中所述第一感受器衬垫和所述第二感受器衬垫由易受感应加热的材料形成；以及由所述第一感受器衬垫和所述第二感受器衬垫产生的热传导地加热所述前体嵌板。
第20条、一种嵌板，所述嵌板包括：第一面板；与所述第一面板间隔开的第二面板；和在所述第一面板和所述第二面板之间相互联接的芯板，其中通过施加内部压力至所述第一面板和所述第二面板的内部以推动所述第一面板和所述第二面板彼此分开并且通过施加外部压力至所述第一面板和所述第二面板的外部以阻止表面瑕疵，由被加热的前体嵌板形成所述嵌板，并且其中所述内部压力大于所述外部压力。
虽然已经示出并描述所公开的设备和方法的各种实施例，但是在阅读本说明书时本领域的技术人员可以作出修改。本申请包括此类修改，并且仅由权利要求的范围限制。

Claims (15)

1.一种用于使包括第一面板(104)、第二面板(106)和在所述第一面板和所述第二面板之间的芯板(108)的嵌板(102)成形的设备(100)，所述设备包括：
模制工具(116)，其限定形状对应于所述嵌板的成形腔体(124)；
加热***(186)，其被定位成与所述成形腔体相邻并经配置加热所述成形腔体；和
加压***(192)，其经配置加压在所述模制工具和所述嵌板之间的腔体容积(194)并加压在所述第一面板和所述第二面板之间的嵌板容积(122)。
2.根据权利要求1所述的设备(100)，所述设备还包括：
内隔板组件(196)，其被定位在所述成形腔体(124)内与所述模制工具(116)相邻；和
外隔板组件(198)，其被定位在所述成形腔体内在所述内隔板组件和所述嵌板(102)之间；
其中所述加压***(192)经配置：
加压被限定在所述内隔板组件和所述外隔板组件之间的第一压力区(200)；以及
加压被限定在所述第一面板(104)和所述第二面板(106)之间的第二压力区(202)。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的设备(100)，其中所述模制工具(116)包括：
包括第一***物腔体(158)的第一模具(180)；
在所述第一***物腔体内联接到所述第一模具的第一***物(144)，其中所述第一***物限定所述成形腔体(124)的第一部分(176)；
包括第二***物腔体(160)的第二模具(182)；和
在所述第二***物腔体内联接到所述第二模具的第二***物(146)，其中所述第二***物限定所述成形腔体的第二部分(178)。
4.根据权利要求3所述的设备(100)，其中所述加热***(186)包括与所述第一***物(144)相邻被嵌入所述第一模具(180)内并与所述第二***物(146)相邻被嵌入所述第二模具(182)内的感应线圈(142)，并且其中所述第一模具和所述第二模具由不易受感应加热的材料形成。
5.根据权利要求4所述的设备(100)，所述设备还包括：
第一感受器衬垫(188)，其被定位在所述第一***物腔体(158)内在所述第一模具(180)和所述第一***物(144)之间；和
第二感受器衬垫(190)，其被定位在所述第二***腔体(160)内在所述第二模具(182)和所述第二***物(146)之间，
其中所述第一感受器衬垫和所述第二感受器衬垫由易受感应加热的材料形成。
6.根据权利要求5所述的设备(100)，其中内隔板组件(196)和外隔板组件(198)中的至少一个由易受感应加热的材料形成，并且其中所述第一感受器衬垫(188)和所述第二感受器衬垫(190)屏蔽所述内隔板组件和所述外隔板组件以免受感应加热。
7.一种用于使包括第一面板(104)、第二面板(106)和在所述第一面板和所述第二面板之间的芯板(108)的嵌板(102)成形的方法(500)，所述方法包括：
将前体嵌板(110)截留(502)在模制工具(116)的成形腔体(124)内，所述前体嵌板包括所述第一面板、焊接到所述第一面板的所述芯板和焊接到所述芯板的所述第二面板；
加热(508)所述前体嵌板至超塑温度(T)；
加压(520)被限定在所述模制工具和所述前体嵌板之间的腔体容积(194)；以及
加压(518)被限定在所述前体嵌板的所述第一面板和所述第二面板之间的嵌板容积(122)。
8.根据权利要求7所述的方法(500)，所述方法还包括：
将所述前体嵌板(110)密封(504)在所述成形腔体(124)内的内隔板组件(196)内；以及
将所述内隔板组件密封(506)在所述成形腔体内的外隔板组件(198)内，其中：
加压(520)所述腔体容积(194)的步骤包括加压被限定在所述内隔板组件和所述外隔板组件之间的第一压力区(200)，以及
加压(518)所述嵌板容积(122)的步骤包括加压被限定在所述前体嵌板的所述第一面板(104)和所述第二面板(106)之间的第二压力区(202)。
9.根据权利要求8所述的方法(500)，所述方法还包括：
响应于所述第一压力区(200)的加压，推动(530)所述内隔板组件(196)紧贴所述第一面板(104)和所述第二面板(106)；以及
响应于所述第二压力区(202)的加压，推动(528)所述第一面板和所述第二面板彼此分开，
其中所述外隔板组件限定成形表面(184)，所述成形表面的形状对应于所述嵌板(102)的所述第一面板和所述第二面板的成形形状。
10.根据权利要求9所述的方法(500)，其中所述第二压力区(202)的压力(PI)大于所述第一压力区(200)的压力(PE)。
11.根据权利要求9所述的方法(500)，其中加压(520)所述腔体容积(194)的步骤还包括加压(526)被限定在所述外隔板组件(198)与所述第一面板(104)和所述第二面板(106)之间的第三压力区(204)。
12.根据权利要求11所述的方法(500)，所述方法还包括响应于所述第三压力区(204)的加压(526)，拉动(532)所述内隔板组件(196)紧贴所述第一面板(104)和所述第二面板(106)。
13.根据权利要求7所述的方法(500)，其中加热(508)所述前体嵌板(110)的步骤包括感应地加热(510)所述前体嵌板。
14.根据权利要求13所述的方法(500)，其中感应地加热(510)所述前体嵌板(110)的步骤包括：
由与所述成形腔体(124)相邻被嵌入所述模制工具(116)内的感应线圈(142)产生(512)电磁通量；
感应地加热(514)给所述成形腔体加衬的第一感受器衬垫(188)和第二感受器衬垫(190)，其中所述第一感受器衬垫和所述第二感受器衬垫由易受感应加热的材料形成；以及
由所述第一感受器衬垫和所述第二感受器衬垫产生的热导电地加热(516)所述前体嵌板。
15.一种嵌板(102)，所述嵌板使用根据权利要求7至权利要求14中的任一项所述的方法(500)成形使得嵌板包括所述第一面板(104)、与所述第一面板间隔开的所述第二面板(106)和在所述第一面板和所述第二面板之间相互联接的所述芯板(108)。
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