纤维增强复合材料成型品的制造方法及纤维增强复合材料成型品的制作方法_2

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直线构成的情形,也可以由曲线、波形、三角波、脉冲波或正弦波等构成。在通过后述的压缩成型将部分预成型体的端面彼此接合的情况下,分割线的长度越长,被接合的端面的表面积就越大,接合强度增大。
[0052](根据部分形状决定平面形状的方法)
[0053]平面形状是能够通过赋形来制作前述的部分形状的形状,是赋形前的形状。作为决定平面形状的方法,可以列举例如以下的方法:将多张预先切割成较大的片状预浸料层叠而得到层叠体,使用模具通过人工等使该层叠体赋形后,修剪外周部分,得到具有所希望的部分形状的赋形品。之后,从模具中取出该赋形品,使其伸开来返回至二维形状后,由扫描仪获取该形状,或由三维测定机测量外周形状,从而决定平面形状。
[0054]此外,可以列举如下的方法:如果有成型品的形状的三维CAD数据等,则使用能够进行如下操作的软件来决定平面形状,即从该三维CAD数据提取所希望的部分形状的数据,制作将该部分形状的数据展开的平面形状数据(例如Siemens PLM Software公司制,制品名=FiberSim)。由于能够提高所得到的平面形状的精度,因而优选使用软件。
[0055](部分预成型体的制作方法)
[0056]作为部分预成型体的制作方法,依照以下的步骤来进行。
[0057](I)将预浸料切断为所希望的平面形状。
[0058](2)将切断的预浸料层叠,得到具有所希望的层叠构成的层叠体。
[0059](3)对该层叠体通过所希望的方法进行预赋形,得到部分预成型体。但是,也可以省略上述步骤(2),在上述步骤(3)中,使用上述步骤(I)中所得到的切断的预浸料来替代层叠体。
[0060]以下对上述步骤进行详述。
[0061]首先,将片状预浸料以能够得到上述的平面形状的方式进行切断。作为切断的方法,可以使用剪刀等来切断,如果有二维CAD数据,则也可以使用切绘机依据该数据来切断。由于能够提高切断形状的精度,优选使用切绘机来切断。
[0062]接着,将切断的预浸料层叠,得到具有所希望构成的层叠体。作为层叠构成,不限定于单向层叠、垂直层叠、伪各向同性层叠等,但从易于使预浸料剪切变形的角度出发,优选垂直层叠。特别是,在使用由织物预浸料或NCF构成的预浸料的情形下,大多不必得到层置体。
[0063]此外,作为层叠体厚度,优选为0.1?5.0mm,更优选为0.4mm?2.0mm。在层叠体的厚度小于上述下限值(0.1mm)时,其厚度过薄,不仅难以保持之后得到的部分预成型体的形状,还增加层叠作业的次数,因而作业效率降低。此外,在层叠体的厚度为上述上限值(5.0mm)以上时,其厚度过厚,难以进行赋形,有可能在得到的赋形品中产生皱折等。
[0064]然后,通过所希望的方法对该层叠体或切断的预浸料进行预赋形,得到部分预成型体。作为用于得到部分预成型体的方法,例如可以是通过人工贴附到模具上而对层叠体进行赋形,也可以是在模具上配置层叠体,从其上部配置橡胶膜等后,对内部抽真空,将橡胶膜隔着层叠体向模具压接,从而对层叠体进行赋形,也可以在简易的成型机中配置凸模及凹模,由凸模及凹模挤压层叠体来进行赋形。由于即使是较大的形状也能在短时间内进行赋形,因此优选通过由凸模及凹模来挤压对层叠体进行赋形。
[0065]进而,如果准备多台成型机,使其同时运转,可以同时制作多种部分预成型体,因此能够大幅缩短工序。
[0066](预成型体)
[0067]能够在本发明的实施方式的纤维增强复合材料成型品的制造方法中使用的预成型体,优选通过将多种部分预成型体进行组合、一体化来制作预成型体。作为组合方法,只要是将全部的分割的部分形状的部分预成型体进行组合,而且在与厚度方向垂直的方向相邻接的部分预成型体的端部彼此在厚度方向上没有大幅重叠,或者端部之间没有产生较大间隙,就没有特别限制。
[0068]如果是部分预成型体欠缺其一部分的,或是在与厚度方向垂直的方向相邻接的部分预成型体的端部彼此在厚度方向上大幅重叠的,或者是端部之间产生较大间隙的,则会产生预成型体的厚度不均匀的部分。因此,由于加压成型时施加到该部分的压力不均匀,在得到的成型品中产生显著的增强纤维的扭曲,其结果会产生成型品的强度大幅下降的问题,因此需要避免这样的问题。需说明的是,为了使预成型体的厚度恒定,优选在组合时,在与厚度方向垂直的方向配置成相邻接的部分预成型体彼此的端面在厚度方向上不重叠,也可以配置成部分预成型体的端面彼此对接。需说明的是,本发明中端面彼此对接的状态不仅包括端面彼此间完全接触的状态,还包括端部与端部之间留有少许间隙的状态。
[0069]此外,作为组合部分预成型体的顺序,在多种方式分割成部分形状时,优选首先将一种方式所分割的部分预成型体全部组合而得到整体形状的预成型体后,又组合其他方式所分割的部分预成型体。
[0070]换而言之,在多个不同的分割线图案构成之中,将由一种分割线图案所构成的部分预成型体组合,形成有整体形状的预成型体(第I部分预成型体群)。接着,将由其他分割线图案所构成的部分预成型体组合,形成有整体形状的别的预成型体(第2部分预成型体群),按照在先得到的有整体形状的预成型体之上重叠有整体形状的别的预成型体(第2部分预成型体群)的方式,组合部分预成型体,优选如此形成。这种情况下,如上所述,在将部分第I及第2部分预成型体群重叠时,优选将各分割线配置成在厚度方向各分割线不为在同一线上彼此重叠。
[0071]需说明的是,对于上述整体形状的预成型体(部分预成型体群)的重叠数没有特别限定,可以根据成型品所要求的特性适当地设计。这种情况下,也优选以全部的部分预成型体群的分割线不为在同一线上彼此重叠的方式分别配置各分割线。
[0072]通过以这样的顺序来组合部分预成型体,能够作业效率好地进行组合。
[0073]此外,作为将组合后的部分预成型体一体化的方法,例如可以仅仅通过人工来配置全体的部分预成型体,也可以在模具内配置全体部分预成型体,从其上部配置橡胶膜等后,对内部抽真空,将橡胶膜隔着部分预成型体向模具压接,从而制作预成型体。此外,还可以在简易的成型机中配置凸模及凹模,在其中的一个模具中配置全体的部分预成型体后,密闭另一模具,由凸模及凹模挤压部分预成型体,来制作预成型体。由于易于除去在部分预成型体之间的空气,优选通过抽真空而将橡胶膜隔着部分预成型体向模具压接的方法。
[0074](成型工序)
[0075]将通过上述方法制作的预成型体放入到设定了与预成型体厚度对应的间隔的金属模具内,使用加压机,通过所希望的温度、压力进行加热加压,从而使预成型体固化,得到成型品。
[0076]这时,优选将金属模具调温到所希望的温度,在压缩成型后,在该温度下直接将成型品取出。如果这样进行话,就不需要对成型模具进行升降温,可以提高成型循环性。因而能够提高生产性。
[0077]实施例
[0078]以下通过实施例更具体地说明本发明。但是,本发明并不限定于实施例。
[0079](实施例1)
[0080]本实施例中,针对用于得到具有图1所示形状的成型品I的纤维增强复合材料成型品的制造方法进行说明。
[0081]首先,如图2所示,准备将成型品I的形状分割成2部分的部分形状2和部分形状3。此外,如图3所示,准备将成型品I的形状分割成2部分的部分形状4和部分形状5。
[0082]这时,将部分形状2与部分形状3的分割线和部分形状4与部分形状5的分割线设定不为在同一线上彼此重叠。
[0083]然后,由成型品I的三维CAD数据提取部分形状2、部分形状3、部分形状4、部分形状5的三维CAD数据。
[0084]接着,如图4、图5所示,使用制作平面形状的软件(Siemens PLM Software公司制,制品名=FiberSim),基于部分形状2的三维CAD数据制作平面形状20。同样地,基于部分形状3制作平面形状30,基于部分形状4制作平面形状40,基于部分形状5制作平面形状50。
[0085]接着,准备排列成单向的碳纤维之间含浸环氧树脂组合物而成的预浸料片(三菱丽阳株式会社制造,制品名:TR391E250S,每张的厚度:0.22mm)。
[0086]之后,使用切绘机,将该预浸料片以图4的箭头方向为碳纤维的0°方向的方式切断成与平面形状20相同的形状的3张,并以与图4的箭头方向垂直的方向成为碳纤维的0°方向的方式切断成与平面形状20相同形状的2张。
[0087]将该切断的预浸料片按照碳纤维(增强纤维)的取向方向为0/90/0/90/0的方式(按照相互重叠的预浸料片的碳纤维取向方向不同的方式)进行层叠,制作层叠片6 (层叠预浸料)。<
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