[发明专利]包含具有非磁性金属芯的张紧构件的感应加热单元

说明书

公开了包括具有非磁性金属芯的张紧构件的感应加热单元。还公开了操作这种单元的方法，例如，处理复合部件。张紧构件的非磁性金属芯提供优异的拉伸强度。此外，非磁性金属芯允许形成长张紧构件，从而导致大型感应加热单元可以用于处理大型复合部件，例如飞机机身部件、机翼部件等。这些非磁性金属芯的直径小于在单元工作期间使用的磁场的感应加热阈值，这确保了芯与磁场的有限相互作用或无相互作用。芯可以设置成张紧构件，该张紧构件延伸穿过并压缩感应加热单元的模具。当使用多个芯时，这些芯彼此电绝缘，例如使用绝缘壳或将这些芯彼此隔开。

技术领域

本发明涉及包含具有非磁性金属芯的张紧构件的感应加热单元。

背景技术

加工大型部件，尤其是具有复杂形状的大型部件可能非常具有挑战性。例如，施加压力以固结和成形加工部件在用于加工的工具中产生主要的力。同时，用于各种工具组件的许多材料可能不具有机械强度。例如，陶瓷通常用于感应加热单元中的模具，因为这些材料不与电磁辐射相互作用。电磁辐射用于感应加热单元中，仅用于加热特定组件和/或加工部件。因此，电磁辐射必须穿过其他组件，从而允许局部加热。陶瓷模具必须依靠增强结构来压缩地预加载这些模具并抵消在加工期间在感应加热单元中产生的拉力。因此，压缩预加载保持了模具的机械完整性。与陶瓷一样，这些增强结构不应与电磁辐射相互作用，或应限制它们的相互作用。该电磁透明性要求限制了用于增强结构的材料选择。

发明内容

公开了包括具有非磁性金属芯的张紧构件的感应加热单元。还公开了操作这种单元的方法，例如，处理复合部件。张紧构件的非磁性金属芯提供优异的拉伸强度。此外，非磁性金属芯允许形成长张紧构件，从而导致大型感应加热单元可以用于处理大型复合部件，例如飞机机身部件、机翼部件等。这些非磁性金属芯的直径小于在单元的操作期间使用的磁场的感应加热阈值，这确保了芯与磁场的有限相互作用或无相互作用。芯可以设置成张紧构件，该张紧构件延伸穿过并压缩感应加热单元的模具。当使用多个芯时，这些芯与其它芯电绝缘，例如使用绝缘壳或将这些芯彼此隔开。

提供了一种感应加热单元，其包括模具、感应加热器和第一张紧构件。模具包括第一侧和第二侧。模具还包括成形表面，该成形表面至少部分地在第一侧和第二侧之间延伸。成形表面用于限定在感应加热单元中处理的部件的形状。感应加热器的至少一部分，例如感应加热器的感受器(susceptor)邻近模具的成形表面设置。感应加热器配置为使用磁场在成形表面处或附近产生热量。例如，感应加热器的感应线圈产生磁场，而感受器与磁场相互作用并引起局部加热。模具和第一张紧构件配置为不与磁场相互作用，这允许避免在感应加热单元的操作期间加热这些组件。

第一张紧构件在模具的第一侧和第二侧之间延伸穿过模具。第一张紧构件沿第一方向延伸。第一张紧构件包括一个或多个股线(strand)。一个或多个股线中的每一个包括非磁性金属芯。在一些实例中，非磁性金属芯在垂直于第一方向的平面内具有圆形横截面或基本上圆形的横截面。非磁性金属芯的最大横截面尺寸(例如，圆形横截面的直径)小于磁场的感应加热阈值。这确保了第一张紧构件在感应加热单元操作期间不与磁场相互作用。

出于本公开的目的，非磁性金属芯被定义为由金属或金属合金制成的芯，其在感应加热单元操作期间是非磁性的并且对磁场具有最小的反应或没有反应。例如，非磁性金属芯的金属或金属合金可以具有在不同方向上取向并且内部平衡的原子的偶极矩。为了比较，磁性材料具有协调的偶极矩，使得这些偶极矩通常指向相同方向，这导致对磁场的强烈反应。

在一些实例中，第一张紧构件的一个或多个股线包括多个股线。多个股线中的每一个与多个股线中的任何另外一个电绝缘。该特征允许多个股线的束在感应加热单元操作期间避免与磁场反应，因为每个股线的直径低于磁场的感应加热阈值并且没有来自多个股线的累积效应。

在一些实例中，多个股线物理上彼此接触。在这些实例中，多个股线中的每一个包括围绕非磁性金属芯设置的绝缘壳。这些壳允许多个股线物彼此物理接触，而它们的非磁性金属芯保持彼此电绝缘。在一些实例中，绝缘壳包括聚酰亚胺、聚丙烯或金属氧化物中的一种。