用于生产复合材料加固件的方法
【专利摘要】本发明涉及生产复合材料加固件的方法，包括：-通过堆叠预浸渍纤维片生产平坦的预成形件(34)；-加热预成形件(34)；-使预成形件在被上模(40)覆盖的模具(38)上变形，上模(40)的形状与待获得的加固件的中间部分的形状相适应，在变形以后，加固件的翼部在上模(40)的每一侧与模具(38)相接触；-使变形的预成形件经历烘烤周期；-在预成形件(34)变形之前，涂覆涂层(42)，其在变形中促进预成形件(34)和模具(38)之间的滑动，涂层包括相互叠加的两个撕裂条，与预成形件(34)接触的预浸渍材料形式的第一撕裂条(44)以及叠加在第一撕裂条(44)上的干材料形式的第二撕裂条(44′)。
【专利说明】用于生产复合材料加固件的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于生产具有Ω (omega)形横截面的复合材料加固件的方法。
【背景技术】
[0002]在航空领域，使用加固件来增加例如形成机身的面板等某些元件的机械性能。
[0003]在几何形状上，如图1A中所示，加固件10的横截面一方面包括U形或V形的中间部分，另一方面在每一侧包括形成邻接表面的翼部16、16’，中间部分具有可选地通过中间表面14连接的至少两个倾斜表面12、12’。
[0004]通过已知的方式，复合材料的加固件包括嵌入树脂基体中的纤维。根据理想的特征,纤维必须符合特定的定向。
[0005]根据已知的实施方式，复合材料的加固件通过将多片或多层预浸溃纤维覆盖到模具上来获得，该模具包括上模，上模的形状适合于加固件的中间部分。
[0006]根据第一种操作方法，柔性纤维片的覆盖是通过手动一片片地进行，以确保不同片的纤维的正确定向，并限制在倾斜表面12、12’和翼部16、16’之间的连接区域中发生纤维片间桥接的危险。
[0007]然后，堆叠的纤维片经历烘烤循环。即使该操作方法允许限制加固件的不一致的风险，但是由于手动覆盖操作倾向于增加时间和生产成本，所以该方法并不能完全令人满
O
[0008]在覆盖领域,许多堆积机允许自动进行覆盖，以减小时间和生产成本。
[0009]然而，这些机器适合于将纤维片堆积在平坦的状态下，而不适合于将纤维片堆积到上模上。
[0010]在生产复合材料组件的领域中，热成形技术是熟知的，其包括使用堆积机生产纤维片的平坦的预成形件，加热平坦的预成形件到低于聚合温度但是允许纤维片相对彼此滑动的特定温度，然后使预成形件在模具上变形，以获得理想的形式。
[0011]由于该技术系统地引起缺陷18(如图1B中所示)的出现，特别是在倾斜表面12、12’和翼部16、16’之间的连接区域附近，所以该技术不适用于生产加固件。
【发明内容】
[0012]因此，本发明的目的是克服现有技术的缺点。为此，本发明涉及一种生产复合材料加固件的方法，其中，该方法包括:
[0013]-通过堆叠预浸溃纤维片生产平坦的预成形件；
[0014]-加热所述预成形件；
[0015]-使所述预成形件在模具上变形，所述模具被上模覆盖，所述上模的形状与待获得的所述加固件的所述中间部分的形状相适应，在变形以后，所述加固件的所述翼部在所述上模的每一侧上与所述模具相接触；
[0016]-使变形的预成形件经历烘烤周期；
[0017]-在所述预成形件变形之前，涂覆涂层，所述涂层在所述变形过程中促进所述预成形件和所述模具之间的滑动，所述涂层包括相互叠加的两个撕裂条，与所述预成形件接触的预浸溃材料形式的第一撕裂条以及叠加在所述第一撕裂条上的干材料形式的第二撕裂条。
[0018]该方案允许获得没有任何缺陷的加固件，增加了生产周期并减小了生产成本。
[0019]优选地，所述涂层覆盖每个邻接表面的至少一部分并分别从横向边缘延伸到平坦的预成形件的中间部分。有利地，所述涂层在每个翼部的整个宽度上延伸。根据一个实施例，所述涂层仅在每个翼部上延伸。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]其它的特征和优点将通过本发明的下面的描述而变得明显，该描述结合附图仅通过示例的方式提供，其中:
[0021]图1A示出了加固件的横截面；
[0022]图1B示出了根据现有技术的方法获得的具有缺陷的加固件在显微镜下的截面图；
[0023]图2A示出了允许获得表示本发明的加固件的平坦的预成形件；
[0024]图2B示出了图2A中所示的平坦的预成形件的一部分的细节图；
[0025]图3、图4、图5、图6是以示意性的方式图示用于成形图2A中所示的平坦的预成形件的不同步骤的截面图；
[0026]图7是根据本发明获得的加固件在烘烤周期中的截面图；
[0027]图8是根据本发明获得的不具有缺陷的加固件的显微镜截面图。
【具体实施方式】
[0028]图7示出了加固件20，其包括非平坦的中间部分以及在每一侧的翼部22、22'，翼部22、22'能够被待加固的兀件压靠，中间部分与待加固的兀件分隔开。
[0029]根据变形，中间部分可具有U形或V形横截面。根据图7中所示的实施例，中间部分包括两个倾斜表面24、24'，倾斜表面24、24'可选地通过基本平行于翼部22、22'的表面26连接。
[0030]加固件20的中间部分包括凸形的下表面28和凹形的上表面30,下表面28和上表面30通过对应于加固件的厚度的距离分隔开。
[0031]每个翼部22、22'包括邻接表面32、32'，其沿着中间部分的下表面28连续延伸。加固件的邻接表面32、32^能够被待加固的部件压靠。
[0032]在下面的描述中，纵向对应于加固件的最大尺寸。横向表面对应于垂直于纵向的表面，其对应于图2A、2B和图3到图8中的截面的平面。
[0033]加固件的长度对应于加固件在纵向上的尺寸。
[0034]宽度对应于加固件沿着横向平面的一部分的尺寸。加固件的展开宽度对应于翼部22、22'和形成加固件的中间部分的表面24、24'、26的宽度的总和。
[0035]如图2A中所示，加固件的生产方法的第一步包括制作具有堆叠预浸溃纤维片的平坦的预成形件34。
[0036]平坦的预成形件34具有与展开的加固件的尺寸基本相同的尺寸。通过这种方式，平坦的预成形件34具有与加固件的长度基本相等的长度，与加固件的展开宽度基本相等的宽度以及与未处理的加固件(体积没有减小)的厚度基本相等的厚度。
[0037]有利地，平坦的预成形件34通过使用自动覆盖机获得，以减小时间和生产成本。
[0038]纤维片根据纤维的理想定向被堆积在加固件中。
[0039]堆积机和堆积技术对于本领域技术人员来说是熟知的，所以不再进一步详细描述。
[0040]平坦的预成形件34包括对应于翼部22、22'的末端的两个横向边缘36、36'。
[0041]用于生产加固件的方法包括加热平坦的预成形件34，然后使其在模具38上变形，模具38包括由上凸模40覆盖的平坦表面，上凸模40的形状对应于加固件的中间部分的下表面28。在变形后，预成形件34经历烘烤周期。该烘烤周期可允许待获得的加固件的全部或者部分聚合。这对于本领域技术人员是熟知的，所以不再进一步描述。
[0042]根据本发明的特征，该方法包括在平坦的预成形件34变形之前在邻接表面32、32，的至少一部分上涂覆涂层42，涂层42可在变形过程中促进预成形件34和模具38之间的滑动，如图2A和2B中所示。
[0043]对于每个邻接表面，通过将涂层从横向边缘36、36'向平坦的预成形件34的中间部分延伸，涂层42覆盖每个邻接表面32、32'的至少一部分。有利地，涂层42在每个邻接表面32、32'的整个表面上延伸，或者在每个翼部22、22'的整个宽度上延伸。
[0044]对于每个翼部22、22'，涂层42包括至少一个撕裂条，其粘结到每个邻接表面32、32'。
[0045]根据图2B中更详细地图示的实施例，涂层42包括叠加的两个撕裂条44、4f，与平坦的预成形件34接触的预浸溃材料形式的第一撕裂条44以及叠加在第一撕裂条44上的干材料形式的第二撕裂条44'。
[0046]第一撕裂条44促进涂层42到平坦的预成形件34的固定，同时第二撕裂条44'促进预成形件34相对模具38的滑动。
[0047]用于预浸溃第一撕裂条44的材料的纤维必须能够与将邻接表面32、32'粘接到待加固的部件上的粘合剂相容。根据实施例，第一撕裂条44的材料被预浸溃有环氧树脂。
[0048]撕裂条44、4f在烘烤后可剥离。
[0049]撕裂条44、44'被手动地放置。例如烙铁等加热部件可用来将第二撕裂条44'固定到第一撕裂条44。
[0050]在预成形件34变形后，涂层42被去除。优选地，涂层42在烘烤周期后被去除。根据一操作方法，撕裂条44、44'在烘烤周期后通过剥离来去除。
[0051]根据一实施例，如图3中所示，平坦的预成形件34通过使用灯46借助于红外辐射来加热到80°C的温度。
[0052]根据图3到图6中所示的实施例，为了产生预成形件34的变形，需要使用工具48，工具48包括由上凸模40覆盖的模具38、周围边缘50和框架52，框架52与周围边缘50配合并支撑弹性囊54。
[0053]工具48还包括在周围边缘50和框架52之间的密封装置，以获得由模具38、周围边缘50、框架52和囊54限定的密封腔室56。
[0054]工具48还包括用于在腔室56内施加减小的压强的装置。
[0055]有利地，上凸模40以可移除的方式被固定结合到模具38。通过这种方式，在变形后，该组件包括变形的预成形件，并且上凸模40能够被布置在压力容器中以经历烘烤周期。
[0056]无论何种变形，用于形成平坦的预成形件34的装置包括用于加热预成形件的装置、具有对应于待获得的加固件的表面的形状的上凸模、与模具一起限定放置平坦的预成形件34的腔室的囊以及用于在腔室中施加减小的压强的装置。
[0057]预成形件34的变形阶段结合图3到6来描述。
[0058]如图3中所示，平坦的预成形件34首先被加热。在该加热阶段中，平坦的预成形件34可已经放置在上凸模40上。
[0059]当平坦的预成形件34处于需要的80°C温度时，框架52被压靠周围边缘50，以将平坦的预成形件34封闭在腔室56中。
[0060]随后，如图5和图6中所示，减小的压强被施加到腔室56中，使得囊54将预成形件34压靠上凸模40和模具38。
[0061]在减小的压强的阶段中，囊54使预成形件34变形，以形成在与上凸模40的顶端接触的中间表面26的每一侧的两个表面58、58'。这两个表面58、58'逐渐地被囊54折叠，直到预成形件34的末端36、36'接触模具38，如图5中所示。
[0062]随后，倾斜表面24、24'和翼部26、26'分别逐渐地压靠上凸模40和模具38，如图6中所示。
[0063]在对应于从图5到图6的变化的倾斜表面24、2f和翼部26、26,的变形的阶段中，末端36、36^进而邻接表面32、32^必须在模具38上滑动。
[0064]涂覆在邻接表面32、32'的区域内的涂层42促进该滑动，并防止出现缺陷。通过这种方式，如图8中所示，纤维片保持相互平行，特别是在翼部和倾斜表面的连接区域内。
[0065]当不存在涂层42时，模具和具有预浸溃纤维的加热的预成形件之间的粘合剂在末端36、36'的区域中太多。这样，末端36、36'在变形中的平移运动将产生表面阻力，这将阻止片之间的滑动，并将引起缺陷18的形成，如图1B中所示。
[0066]在变形后，与其涂层42 —起变形的预成形件在减小压强的腔室中在上凸模40上经历烘烤周期，如图7中所示，以获得加固件20。
[0067]在烘烤后，涂层40通过剥离来去除。
[0068]本发明的方法允许由使用自动片堆积机制作的平坦的预成形件来获得没有任何缺陷的加固件。该技术方案减少了时间和生产成本。
【权利要求】
1.用于由堆叠的预浸溃纤维片生产复合材料加固件的方法，所述加固件包括中间部分以及在每一侧的翼部(22，22’)，所述翼部(22，22’ )分别具有邻接表面(32，32’)，其特征在于，所述方法包括: -通过堆叠预浸溃纤维片生产具有横向边缘(36，36’ )的平坦的预成形件(34)； -加热所述预成形件(34)； -使所述预成形件在模具(38)上变形，所述模具(38)被上模(40)覆盖，所述上模(40)的形状与待获得的所述加固件的所述中间部分的形状相适应，在变形以后，所述翼部(22，22’ )在所述上模(40)的每一侧与所述模具(38)相接触； -使变形的预成形件经历烘烤周期； -在所述预成形件(34)变形之前，涂覆涂层(42)，所述涂层(42)在变形过程中促进所述预成形件(34)和所述模具(38)之间的滑动，所述涂层包括相互叠加的两个撕裂条(44、44')，以与所述预成形件(34)接触的预浸溃材料形式的第一撕裂条(44)和以叠加在所述第一撕裂条(44)上的干材料形式的第二撕裂条(44')。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对于每个邻接表面(32，32’)，通过将涂层(42)从所述横向边缘(36、36')向平坦的预成形件(34)的中间部分延伸，所述涂层(42)覆盖每个邻接表面(32、32')的至少一部分。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述涂层(42)在每个翼部(22、22')的整个宽度上延伸。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述涂层(42)仅在每个翼部(22、22')上延伸。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一撕裂条(44)的材料被预浸溃有环氧树脂。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述撕裂条(44、44')在烘烤后能够剥离。
【文档编号】B29C70/34GK104416918SQ201410444598
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年9月3日 优先权日:2013年9月3日
【发明者】皮埃尔·埃斯特拉尼亚 申请人:空中客车运营简化股份公司