用于使陶瓷基质复合物（CMC）板材成形的系统与方法技术方案

提出了一种用于使具有第一表面和第二表面的陶瓷基质复合物（CMC）板材成形的方法。方法包含接收表示CMC板材的预定形状和类型的输入信号。此外，方法包含基于所接收的输入信号而选择激光束。而且，方法包含将所选择的激光束投射在CMC板材上，以使CMC板材成形为预定形状。

System and method for forming ceramic matrix composite (CMC) sheet material

A method for forming a ceramic matrix composite (CMC) sheet having a first surface and a second surface is presented. The method includes receiving an input signal that represents a predetermined shape and type of the CMC sheet. In addition, the method includes selecting a laser beam based on the received input signal. Further, the method includes projecting the selected laser beam onto the CMC sheet to form the CMC plate in a predetermined shape.

【技术实现步骤摘要】
用于使陶瓷基质复合物（CMC）板材成形的系统与方法
技术介绍
本说明书的实施例一般涉及陶瓷基质复合物（CMC）板材，并且更特别地，涉及用于以预定形状来使CMC板材成形的系统与方法。由于CMC材料的高抗龟裂性或断裂韧度，它们以板材的形式用来制造复合物结构，例如飞行器机翼、风扇罩以及飞行器机身、汽车工业、航运业以及其它。通常，CMC板材由纤维层（ply）材料制成。在一个示例中，CMC板材用作在复合物结构的表面之上在不同角度的带子（tape），以最大化复合物结构的强度。为了改善该结构的强度和质量，使CMC材料以预定形状设置在该结构上是值得期待的。通常，带子以预定义模式在该结构的表面之上重复地被滚压（roll），从而积累带子的层，直到已在该结构上形成叠层（layup）。在常规系统中，机械工具用来将CMC板材切割成预期用于制造复合物结构的一个或多个预定形状。在一个示例中，金刚石砂轮用作用来切割CMC板材的机械工具。更具体地，金刚石砂轮物理地放置在CMC板材上，并且机械力施加在金刚石砂轮上来对CMC板材进行切割。然而，CMC板材上的这种机械力可引起纤维磨损和/或纤维变形，这进而可引起在从CMC板材切割的预定形状的大小和/或形状中大的以及非期望的变化。在一些情形中，在CMC板材的大小和/或形状中的这种变化可无法满足采用具有CMC板材的预定形状/CMC板材的结构的系统的设计容差要求。
技术实现思路
根据本说明书的方面，提出了一种用于使具有第一表面和第二表面的陶瓷基质复合物（CMC）板材成形的方法。方法包含接收表示CMC板材的预定形状和类型的输入信号。此外，方法包含基于所接收的输入信号而选择激光束。而且，方法包含将所选择的激光束投射到CMC板材上，以使CMC板材成形为预定形状。根据本说明书的另外方面，提出了一种用于使陶瓷基质复合物（CMC）板材成形的激光装置。激光装置包含配置成接收表示CMC板材的预定形状和类型的输入信号的用户接口。此外，激光装置包含耦合到用户接口并且配置成基于所接收的输入信号而选择激光束的处理器。而且，激光装置包含耦合到处理器并且配置成将所选择的激光束投射到CMC板材上来使CMC板材成形为预定形状的束生成单元。根据本说明书的另一个方面，提出了一种用于以预定形状来使陶瓷基质复合物（CMC）板材成形的系统。系统包含配置成支撑具有第一表面和第二表面的CMC板材的基板，其中基板耦合到CMC板材的第二表面。此外，系统包含激光装置，激光装置包含配置成接收表示CMC板材的预定形状和类型的输入信号的用户接口。而且，激光装置包含耦合到用户接口并且配置成基于所接收的输入信号而选择激光束的处理器。此外，激光装置包含耦合到处理器并且配置成将所选择的激光束投射到CMC板材的第一表面来以预定形状使CMC板材成形的束生成单元。本专利技术提供一组技术方案,如下:1.一种用于使具有第一表面和第二表面的陶瓷基质复合物（CMC）板材成形的方法，所述方法包括：接收表示所述CMC板材的预定形状和类型的输入信号；基于所接收的输入信号而选择激光束；以及将所选择的激光束投射在所述CMC板材上，以使所述CMC板材成形为所述预定形状。2.如技术方案1所述的方法，其中所选择的激光束包括具有小于1µs的宽度的多个短激光脉冲。3.如技术方案1所述的方法，其中所述多个短激光脉冲具有在从大约200nm到大约11000nm的范围中的波长。4.如技术方案1所述的方法，其中选择所述激光束包括：识别对应于所接收的输入信号的束轮廓；以及选择包括所识别的束轮廓的所述激光束，其中所识别的束轮廓提供在所述CMC板材上的锐利的切口边缘。5.如技术方案4所述的方法，其中所识别的束轮廓包括顶帽束轮廓。6.如技术方案1所述的方法，进一步包括在将所选择的激光束投射在所述CMC板材上之前在所述CMC板材的所述第一和第二表面上应用聚合物膜。7.如技术方案6所述的方法，其中所述聚合物膜包括具有在从大约0.001英寸到0.004英寸的范围中的厚度的聚酯膜。8.如技术方案6所述的方法，进一步包括提供设置成相邻于所述CMC板材的所述第二表面的阻燃剂结构，以最小化在所述CMC板材的所述第二表面处的切口破坏。9.如技术方案1所述的方法，其中所述CMC板材在没有在所述CMC板材中的基本热变形的情况下被成形为所述预定形状。10.一种激光装置，包括：用户接口，配置成接收表示陶瓷基质复合物（CMC）板材的预定形状和类型的输入信号；处理器，耦合到所述用户接口并且配置成基于所接收的输入信号而选择激光束；以及束生成单元，耦合到所述处理器并且配置成将所选择的激光束投射在所述CMC板材上来使所述CMC板材成形为所述预定形状。11.如技术方案10所述的激光装置，进一步包括耦合到所述处理器并且配置成存储多个束轮廓的存储器。12.如技术方案11所述的激光装置，其中所述处理器配置成基于所接收的输入信号从所述多个束轮廓选择束轮廓。13.如技术方案12所述的激光装置，其中所述束生成单元配置成生成包括所选择的束轮廓的所述激光束以便提供在所述CMC板材上的锐利的切口边缘。14.如技术方案10所述的激光装置，进一步包括耦合到所述束生成单元并且配置成在所述CMC板材之上在一个或多个方向上引导所生成的激光束的喷气管。15.如技术方案10所述的激光装置，其中所述处理器配置成选择具有在从大约200nm到大约700nm的范围中的波长的所述激光束。16.如技术方案10所述的激光装置，其中所述处理器选择具有小于1µs的脉冲持续时间的所述激光束。17.一种用于以预定形状使陶瓷基质复合物（CMC）板材成形的系统，所述系统包括：基板，配置成支撑具有第一表面和第二表面的所述CMC板材，其中所述基板耦合到所述CMC板材的所述第二表面；激光装置，包括：用户接口，配置成接收表示所述CMC板材的预定形状和类型的输入信号；处理器，耦合到所述用户接口并且配置成基于所接收的输入信号而选择激光束；以及束生成单元，耦合到所述处理器并且配置成将所选择的激光束投射在所述CMC板材的所述第一表面上来以所述预定形状使所述CMC板材成形。18.如技术方案17所述的系统，进一步包括：阻燃剂结构，定位在所述基板和所述CMC板材之间，并且配置成最小化在所述CMC板材的所述第二表面处的切口破坏。19.如技术方案17所述的系统，进一步包括：聚合物膜，设置在所述CMC板材的所述第一表面和所述第二表面的至少一个上，并且配置成避免所述CMC板材的污染。20.如技术方案17所述的系统，其中所述基板包括排气腔和真空腔的至少一个来收集从所述CMC板材生成的颗粒或烟尘。附图说明当参考附图阅读下面详细描述时，本专利技术的这些及其它特征、方面、和优点将变得更好理解，在附图中相似的字符在图通篇中表示相似的部分，其中：图1是根据本说明书的方面的用于使陶瓷基质复合物（CMC）板材成形的基于激光器的系统的图解表示；图2是根据本说明书的一个实施例的用在图1的基于激光器的系统中的工作台单元的图解表示；图3是根据本说明书的另一个实施例的用在图1的基于激光器的系统中的工作台单元的图解表示；以及图4是图示根据本说明书的方面的用于使CMC板材成形的示范方法的流程图。具体实施方式如下文中将详细被描述的，提出了用于使由陶瓷基质复合物（CMC）本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于使具有第一表面和第二表面的陶瓷基质复合物（CMC）板材成形的方法，所述方法包括：接收表示所述CMC板材的预定形状和类型的输入信号；基于所接收的输入信号而选择激光束；以及将所选择的激光束投射在所述CMC板材上，以使所述CMC板材成形为所述预定形状。

【技术特征摘要】
2015.12.18 US 14/9740471.一种用于使具有第一表面和第二表面的陶瓷基质复合物（CMC）板材成形的方法，所述方法包括：接收表示所述CMC板材的预定形状和类型的输入信号；基于所接收的输入信号而选择激光束；以及将所选择的激光束投射在所述CMC板材上，以使所述CMC板材成形为所述预定形状。2.如权利要求1所述的方法，其中所选择的激光束包括具有小于1µs的宽度的多个短激光脉冲。3.如权利要求1所述的方法，其中所述多个短激光脉冲具有在从大约200nm到大约11000nm的范围中的波长。4.如权利要求1所述的方法，其中选择所述激光束包括：识别对应于所接收的输入信号的束轮廓；以及选择包括所识别的束轮廓的所述激光束，其中所识别的束轮廓提供在所述CMC板材上的锐利的切口边缘。5.如权利要求4所述的方法，其中所识别的束轮廓包括顶帽束轮廓。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：陈鸿强，SR哈亚施，MKF李，N加格，NL库西诺，DW克诺茨，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US