一种叠层复合材料外壳用一体化模制框架制造技术

一种框架(2)，其中至少框架的一部分用来支撑外壳(3)，该外壳容纳需要在高压釜中聚合的复合材料部件，该外壳(3)界定了所述部件的总体形状，所述框架(2)具有的特征为一体化铸造。

An Integrated Molding Frame for Laminated Composite Shell

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种叠层复合材料外壳用一体化模制框架
本专利技术属于高压釜中容纳复合材料聚合所形成部件的支撑夹具领域。更具体而言，本专利技术涉及一种框架，其中所述框架的至少一部分用来支撑外壳，所述外壳用于容纳部件，所述部件由在高压釜中聚合的复合材料制成，所述外壳限定了所述部件的总体形状，特别而言，所述框架为一体化铸造部件。这种装置将特别应用于通过预浸织物形成叠层的操作，制作复合材料部件的领域。
技术介绍
一般而言，通过在框架上的金属外壳上的预浸类织物叠层来装配这类复合材料所形成的部件。将整个复合材料、外壳与框架放入高压釜中，一般在200℃左右及特殊压力条件下，在外壳上的复合材料聚合。已知，现有技术的框架是机械焊接结构。在约200℃的高压釜内反复铺覆时，这些现有的框架会有缠绕和变形的趋势，特别是在焊接点附近。实际上，框架焊缝增多的缺点是结构很可能会开裂。这些裂纹会改变框架最初的几何形状，其表现为外壳变形，并由此改变所聚合的复合材料部件的几何形状，所以，框架有裂纹会使聚合复合材料制得的部件的几何形状不恰当、不稳定、不理想。因此，用户必须定期检查支撑框架的完整性，并在必要时进行更换。所以，很有必要使用一种在重复热循环时不会变形的框架。为此，当然可以加大框架结构组成部件的尺寸，包括增加截面。但是，重量增加会造成一些实际问题。实际上，这些构件越厚，为快速达到恰当的复合材料聚合温度所需提供的能量就越多，冷却时间就越长。所以需要找到框架构件厚度值的平衡点，既能使高压处理过程期间提供的能量最少，又能保持合适的刚度，避免框架变形。其目的是将复合材料聚合过程的实施成本降到最低。降低成本可以通过减少制造过程中需要提供的能量，也可以通过减少框架/外壳开裂和/或变形或失去刚度后更换框架/外壳系统的频次来实现。另外，聚合复合材料所在的外壳上面的框架的开裂风险还取决于所用材料的性质，特别是它的膨胀性能。已知，外壳与框架采用低膨胀材料制成，以避免在热循环过程中开裂。在复合材料叠层领域，根据需要聚合的不同复合材料，可以使用与框架不同的、化学成分非常复杂的外壳。在这种情况下，由于框架由化学成分相对简单的不同材料构成，所以外壳的膨胀性能与框架不同。框架与外壳的这种膨胀性能差异的缺点是会增加整体的开裂风险。由此还会造成框架/外壳整体变形。在热循环过程中，膨胀性能差异导致的这种变形使得聚合成的复合材料几何形状不恰当。因此，为了克服现有技术的上述缺点，有必要找到一种可以在高压下进行复合材料聚合的框架/外壳系统的替代方案。更具体而言，有必要找到一种合适的框架/外壳系统，即不开裂、不变形，即使在多次复合材料聚合周期后也能保持足够的刚度。还有必要找到一种框架/外壳系统，可以使用一定体积的材料，使得达到聚合过程的目标温度需要提供的能量尽可能地降低。
技术实现思路
本专利技术的目的是尽量降低开裂风险，以及尽量减少复合材料聚合过程的能量费用与工业成本。这样的话，框架/外壳系统要经久耐用，即使在复合材料聚合循环重复多次后也保持不变，并且几何形状稳定。本专利技术的目的是提出一种框架，其中所述框架的至少一部分用来支撑外壳，所述外壳用于容纳部件，所述部件由在高压釜中聚合的复合材料制成，所述外壳限定了所述部件的总体形状。所述框架为一体化铸造部件，可以克服现有技术的缺点。根据本专利技术，该框架为没有任何焊缝的一体化铸造，所以在复合材料于高压釜中聚合的过程中，没有任何框架开裂风险。另外，根据其它特征：-用于支撑所述外壳的所述框架的所述至少一部分由具有与所述外壳互补的形状的部位形成；-所述部位，与所述外壳互补，包括用于支撑所述外壳的凸出构件。用于支撑外壳的框架的部位的样式根据外壳形状而变化。有利的是，外壳不直接置于所述框架部位之上，而是通过所述凸出构件与所述框架部位保持恒定的距离。实际上，所述部位的所述凸出构件直接支撑所述外壳，并能将其保持在恒定距离。该距离应尽可能短，以使框架体积尽可能小，但又足以使外壳尽可能迅速达到恰当的聚合温度。根据其它特征，本专利技术的框架：-包括含有纵向肋的节段；-包括T型横截面的节段，形成三个纵向肋。根据本专利技术的一种特殊实施例，框架由夹持装置和/或移动装置以及三个并列的环形结构组成，环形结构之间以横档互相连接，有利的是，各自都有用来支撑所述外壳的凸出构件。值得一提的是，环形结构的数量取决于外壳的尺寸，其数量随着所述外壳尺寸的增大而增加。所述夹持装置能为框架操作提供便利，并能让使用者方便地操作本专利技术的框架，比如将它放入高压釜或从中取出。有利的是，所述环形结构与节段的厚度在8-12mm之间，最好是10mm。因此，框架的厚度应尽可能小但又能保持所需刚度。厚度小能够尽可能优化在高压釜内升高温度使复合材料聚合所需的能量。与现有技术相比，使用这种厚度的框架，升高温度使同类材料聚合所需的能量至少减少了20％。根据本专利技术的一种特殊实施例，框架采用一种200℃下膨胀系数<7x10-6K-1的合金制成。有利的是，根据本专利技术的这种特殊实施例，在0到200℃之间，所述合金的热膨胀系数在4×10-6K-1到5×10-6K-1之间，最好是4.6×10-6K-1。另外，可以理解的是，框架与外壳的化学成分最好十分接近，使它们的膨胀系数也十分接近，从而将开裂风险降到最低。有利的是，应指出，根据本专利技术，外壳为模制，从而能使用相同级别材料制作框架与所述外壳。所以本专利技术也是一种由本专利技术的框架与采用相同级别材料制成的外壳相结合的支撑夹具，并且最好是通过模制方式。附图说明图1是具有本专利技术框架的支撑夹具的透视示意图；图2是相同框架在另一种角度下的透视示意图。具体实施方式参考附图，以下对本专利技术的一种非限制性方式的详细说明突出了本专利技术的其他特征与优点：参考图1，可以看到一个复合材料支撑夹具1，用来容纳一个在高压釜内聚合而成的复合材料部件(图未表示)，支撑夹具包含根据本专利技术的框架2，其支撑外壳3，外壳3容纳在高压釜内待聚合的复合材料形成的部件。换言之，框架2能够支撑外壳3，在高压釜或炉内聚合前，会将制造复合材料部件的预浸织物铺覆于外壳3上。容纳复合材料部件的外壳3的形状确定了复合材料部件的总体形状。更具体而言，框架2用来支撑外壳3的部分由一个与外壳3互补的部位22构成，如图所示。如图所示，部位22具有凸出构件40，用来支撑外壳3并使其与部位22保持恒定距离。构件40可以由比如是销子构成，而这些销子则是形成框架2的一体化部件的完整组成部分。框架2的几何形状当然要与使用的外壳3的形状相适应。根据本专利技术，框架2是一体化铸造部件，采用失模铸造(lostmold)和/或熔模铸造(fusiblecore)法制造，使之无任何焊缝。框架2上无焊缝能够防止其在高压釜或炉内聚合热循环期间开裂。一体化的框架2能够防止其在重复多次聚合热循环后发生扭曲。另外，即使发生膨胀，因为框架2是一体化部件，所以膨胀也将是均匀一致的。根据本专利技术，框架2具有含有纵向肋的节段。根据如图所示的一种特殊实施例，框架2具有T型横截面的节段，形成三个纵向肋。根据如图所示的特殊实施例，一体化的框架2由三个并列的环形结构21，以及夹持装置和/或移动装置5组成，环形结构之间以横档4互相连接。这三个环形结构21的间隔距离基本恒定，以创造一种能够让空气流通的框架2结构。这三个环本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种框架(2)，其中所述框架的至少一部分用来支撑外壳(3)，所述外壳(3)用于容纳部件，所述部件由在高压釜中聚合的复合材料制成，所述外壳(3)限定了所述部件的总体形状，所述框架(2)为一体化铸造部件，其中：‑用于支撑所述外壳(3)的所述框架(2)的所述至少一部分由具有与所述外壳(3)互补的形状的部位(22)形成，‑所述框架由200℃下膨胀系数<7×10

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.03.10 FR 17519511.一种框架(2)，其中所述框架的至少一部分用来支撑外壳(3)，所述外壳(3)用于容纳部件，所述部件由在高压釜中聚合的复合材料制成，所述外壳(3)限定了所述部件的总体形状，所述框架(2)为一体化铸造部件，其中：-用于支撑所述外壳(3)的所述框架(2)的所述至少一部分由具有与所述外壳(3)互补的形状的部位(22)形成，-所述框架由200℃下膨胀系数<7×10-6K-1的合金制成。2.根据权利要求1所述的框架(2)，其中，具有与所述外壳(3)互补的形状的所述部位(22)包括用于支撑所述外壳(3)的凸出构件(40)。3.根据权利要求1-3任一所述的框架(2)，其中，所述框架包括含有纵向肋的节段。4.根据权利要求1-3任一所述的框架(2)，其中，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：马修·卡昂，
申请(专利权)人：费里·卡皮坦，
类型：发明
国别省市：法国,FR