使用临时缝接预成形件制造复合层压件的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开总体上涉及在制造复合层压件结构的过程中使用的预成形件，更特别地，涉及临时缝接预成形件。
【背景技术】
[0002]可通过铺设多层预浸坯料或利用干纤维的树脂浸入件来制造高性能复合结构。这些纤维可以是单向的、织造或编织的织物形式。在一些应用中，为了缩短铺设时间，可使用缝接材料将相邻多层织物共同缝接在一起，在复合结构固化之后，缝接材料与成品结构保持在一起。通过将多层缝接在一起，允许多层以层组而非一个接一个的形式铺设在工具上，从而提高铺设过程的效率。由单向增强纤维形成的共缝接织物层相对可成形，从而使它们很适于形成高度成轮廓结构，然而，使用缝接层制造的结构可能达不到所需的强度水平和抗裂性。
[0003]因此，需要一种使用共缝接织物层制造复合结构的方法，该方法减少或消除了固化结构中缝接材料的存在。还需要一种在制造此结构的过程中使用的预成形件，可使用共缝接的多层预浸坯料或适于树脂浸入的共缝接纤维层来组装预成形件。
【发明内容】
[0004]公开的实施方式提供了使用共缝接的多层预成形件制造复合层压件结构的方法。在一个实施方式中，通过使用缝接材料将单向预浸坯料层缝接在一起来形成预成形件，缝接材料在所述预浸坯料固化期间熔化。在另一个实施方式中，通过使用缝接材料将多个纤维层缝接在一起来形成预成形件，缝接材料在用于浸入纤维层的树脂固化期间熔化。在固化过程期间缝接材料的熔化使缝接物溶解并且避免了缝接物和加强纤维之间可能出现卷曲。缝接物的溶解减少或消除了由纤维卷曲造成的弯曲结构中的应力集中，从而改进复合层压件结构的机械性能，同时降低了裂缝通过层压件传播的可能性。共缝接的多层预成形件的使用可通过允许同时铺设并且形成多层纤维加强件来提高制造效率。
[0005]根据公开的实一个施方式，提供了一种制造复合结构的方法。将预浸坯料层缝接在一起，成为具有不同纤维取向的预浸坯料层的缝接后的叠堆，热固化所述预浸坯料层的缝接后的叠堆。在所述预浸坯料层的缝接后的叠堆的热固化期间，熔化所述缝接。所述方法还可包括将所述预浸坯料组装成叠堆，其中，所述预浸坯料层中的每个具有树脂粘性(resin tack)，利用所述树脂粘性将所述预浸坯料层组装成所述叠堆，以将层粘附在一起并且在所述缝接期间保持所述预浸坯料层的纤维取向。将所述预浸坯料层缝接在一起是通过使用缝接物执行的，所述缝接物基本上穿过所述叠堆的厚度。将所述预浸坯料层组装成叠堆包括:铺下预浸还料丝束(prepreg tow)，针对所述层中的每个层，改变所述丝束的纤维取向。所述方法还可包括在真空下压实、强化和固化缝接后的叠堆。在所述预浸坯料层的缝接后的叠堆完全固化之前，执行所述缝接的熔化。所述方法还可包括将所述预浸坯料层的缝接后的叠堆形成为与所述复合结构的形状对应的所需形状。
[0006]根据另一个实施方式，提供了一种制成复合预成形件的方法。组装预浸坯料层的叠堆，其中，所述预浸坯料层中的每个包括保持在加强可热固化树脂基质中的加强纤维。在组装了叠堆之后，将预浸坯料层缝接在一起。使用在热固化预浸坯料层期间熔化的缝接材料执行缝接。组装预浸坯料的叠堆包括通过将预浸坯料层粘在一起保持预浸坯料层相对于彼此对准。将预浸坯料层粘在一起是利用各层中的树脂基质的粘性执行的。组装预浸坯料层的叠堆包括使用各预浸坯料层中的树脂基质在缝接期间将预浸坯料层中的加强纤维保持为彼此成间隔关系。缝接包括将缝接物放置成基本上完全贯穿预浸坯料层的叠堆的厚度。可通过铺放预浸坯料丝束来组装叠堆，可通过将缝接物放置在基本上完全穿过预浸坯料层的预浸坯料丝束之间来执行缝接。在组装叠堆期间，将预浸坯料层取向，使得它们具有不同的纤维取向。
[0007]根据又一个实施方式，提供了一种复合预成形件。所述预成形件包括:具有不同纤维取向的单向预浸坯料层的叠堆。缝接物穿过所述叠堆中的所有预浸坯料层并且将所述预浸坯料层保持在一起。所述缝接物由在热固化所述预浸坯料层期间能够熔化的缝接材料形成。所述预浸坯料层中的每个包括预浸坯料丝束，所述缝接物经过所述预浸坯料丝束之间。所述缝接物可大体均匀分布于所述单向预浸坯料层的叠堆。所述预浸坯料层中的每个包括树脂基质，所述缝接材料与所述树脂基质相容。所述树脂基质可以是热固性树脂，所述缝接材料可以是热塑性树脂。所述热固性树脂具有使所述热固性树脂完全固化的固化温度，所述热塑性树脂具有比所述热固性树脂的固化温度低的熔融温度。
[0008]根据又一个实施方式，提供了一种制造复合结构的方法。将干纤维层缝接在一起，成为具有不同纤维取向的干纤维层的缝接后的叠堆。干纤维层的叠堆被浸入聚合物树脂。热固化浸入树脂的叠堆。在缝接后的叠堆的热固化期间缝接熔化。所述方法还可包括在真空下压实、强化和固化缝接后的叠堆。使用基本上穿过叠堆的整个厚度的缝接物执行将干纤维层缝接在一起。所述方法还可包括将增粘剂应用于干纤维层中的每个，将干纤维层组装成叠堆，包括使用增粘剂将干纤维层粘附在一起并且在缝接期间保持干纤维层的纤维取向。将干纤维层组装成叠堆包括铺下干纤维丝束，并且针对干纤维层中的每个改变干纤维丝束的纤维取向。所述方法还可包括将干纤维层的缝接后的叠堆形成为与复合结构的形状对应的所需形状。通过在诸如模具的工具上形成干纤维层的缝接后的叠堆，执行形成。
[0009]根据另一个实施方式，提供了一种制成干纤维预成形件的方法。所述方法包括组装干纤维层的叠堆，各干纤维层包括单向加强纤维。在组装了叠堆之后将干纤维层缝接在一起。使用缝接物执行缝接，所述缝接物穿过所述叠堆并且在它们被加热至预定温度时熔化。所述方法还可包括将增粘剂应用于干纤维层中的每个，组装干纤维层的叠堆包括使用增粘剂来保持干纤维层彼此相对对准。
[0010]总之，根据本发明的一个方面，提供了一种制造复合结构的方法，该方法包括:将预浸坯料层缝接在一起，成为具有不同纤维取向的预浸坯料层的缝接后的叠堆；热固化预浸坯料层的缝接后叠堆；在热固化预浸坯料层的缝接后叠堆期间熔化所述缝接。
[0011]有利地，本发明还包括将预浸坯料层组装成叠堆，其中，所述预浸坯料层中的每个具有树脂粘性，将预浸坯料层组装成叠堆包括使用树脂粘性将预浸坯料层粘附在一起并且在缝接期间保持预浸坯料层的纤维取向。
[0012]有利地，在所述方法中，叠堆具有一定厚度，将所述预浸坯料层缝接在一起是通过使用缝接物执行的，所述缝接物基本上穿过所述叠堆的厚度。
[0013]有利地，在所述方法中，将所述预浸坯料层组装成叠堆包括:铺下预浸坯料丝束，针对所述层中的每个，改变所述丝束的纤维取向。
[0014]有利地，所述方法还包括在真空下压实、强化和固化缝接后的叠堆。
[0015]有利地，在所述方法中，在所述预浸坯料层的缝接后的叠堆完全固化之前，执行所述缝接的熔化。
[0016]有利地，所述方法还包括:将所述预浸坯料层的缝接后的叠堆形成为与所述复合结构的形状对应的所需形状。
[0017]有利地，在所述方法中，在将所述预浸坯料层缝接在一起之前，执行形成所述预浸坯料层的缝接后的叠堆。
[0018]有利地，在所述方法中，在将所述预浸坯料层缝接在一起之后，执行形成所述预浸坯料层的缝接后的叠堆。
[0019]根据本发明的另一个方面，提供了一种制造复合预成形件的方法，该方法包括组装预浸坯料层的叠堆，所述层中的每个包括保持在可热固化树脂基质中的加强纤维；在组装叠堆之后将预浸坯料层缝接在一起，其中，使用在热固化预浸坯料层期间熔化的缝接材料执行缝接。
[0020]有利地，在所述方法中，组装预浸坯料层的叠堆包括通过将预浸坯料层粘在一起，保持层相对于彼此对准。
[0021 ] 有利地，在所述方法中，使用所述预浸坯料层中的每个中的树脂基质的粘性，执行将预浸坯料层粘在一