使用共固化过程制造复合材料结构的方法技术

本发明专利技术提供了一种通过将基部层压件和放置在其上的结构部件固化在一起来制造结构的方法。特别地，该未固化的结构部件具有周边锥形脚部边缘，使得放置在其上的真空袋跟随所有未固化的片层，而不会从结构部件脚部突然跳跃至基部层压件。至基部层压件。至基部层压件。

【技术实现步骤摘要】
使用共固化过程制造复合材料结构的方法


[0001]本专利技术属于制造复合零件的领域，并且具体地，本专利技术提供了一种通过将基部层压件和放置在其上的结构部件固化在一起来制造结构的方法。
[0002]因此，本专利技术的目的是提供至少一个未固化的结构部件，该结构部件具有周边锥形脚部边缘，使得放置在其上的真空袋跟随所有未固化的片层，而不会从结构部件脚部突然跳跃至基部层压件。
[0003]在有利的实施例中，真空袋是通过用相同材料的互补件将围绕结构部件的条带或带连结而形成的，从而产生在整个未固化的基部层压件上延伸的真空袋。

技术介绍

[0004]结构部件通常用作加强件，以增加相邻的载荷承载面板或蒙皮的刚度和强度。这种结构部件的示例是
‘
T形轮廓
’
或
‘
Ω形轮廓
’
(
‘
欧米茄
’
)的桁梁，这些桁梁防止飞行器的蒙皮在压缩或剪切载荷下屈曲或弯曲。另外，这些结构(例如，加强)部件可以将作用在机翼、机身区段等的蒙皮上的空气动力学载荷传递到诸如框架、横梁或肋的其他支撑结构上。
[0005]所得的结构(加强面板或蒙皮)通常由复合材料通过众所周知的共粘结方法制成，其中，处于未固化状态(即由堆叠的
‘
预浸
’
片层制成)的这些结构部件(例如，桁梁)连结至处于已固化状态(即已经经历固化循环)的蒙皮或面板。
[0006]例如，通常由呈
‘
L形
’r/>的两个半部形成
‘
T形轮廓
’
的桁梁，然后将它们连结在一起。每个半部可以是另一个半部的镜像，并且被定位的方式为使得两个半部抵靠彼此，从而使它们相应的连接板相接触。
[0007]理论上，所得的T形轮廓复合材料零件分为连接板(由
‘
L形
’
半部的相应连接板形成)和两个脚部，其中每个脚部指向相反的方向。一旦安装，脚部接触蒙皮或面板，从而使连接板伸出蒙皮表面之外。
[0008]另一方面，“欧米茄形桁梁”是具有开口侧的、基本上梯形的型材，两个脚部从开口侧的两端朝着相反的方向向外延伸(所谓的桁梁脚部)。桁梁藉由这些脚部连结至蒙皮或面板。类似于
‘
T形轮廓
’
桁梁，欧米茄形桁梁通常共粘结至已固化的蒙皮或面板。
[0009]美国专利申请2016/03182382披露了一种在加强的升力表面上使用的共粘结过程。换句话说，共粘结方法都需要两个固化循环，无论是两个复合零件固化在一起然后粘合地粘结，还是首先固化一个零件，然后定位另一个零件并且将其固化在前一个零件上，如上述专利文献所述。
[0010]在后一种典型的共粘结方法的情形下，第一个固化循环用于独立地固结基部层压件或桁梁。然后，第二个固化循环通过将剩余的零件固化并且粘结至已经固化的零件来完成相互整合。
[0011]尽管这个两步固化方法(共粘结方法)是一种需要强大的工业解决方案的成熟且可靠的技术，但由于与两个固化循环相关联的额外的人工(半成品零件在不同阶段滚动)和能源消耗(高压釜/烘箱、原材料、储存等)，因此成本效益不高。此外，粘结需要放置插入的
粘合膜层，并进行适当的表面处理(通常通过附加的预浸剥离片层来实现)，以确保与预固化零件的正确粘结。
[0012]共固化制造方法涉及将两个未固化的零件固化在一起，从而将交付时间缩短到合理的水平。然而，这种制造方法不包括最简单的几何形状，因为由于难以避免在几何形状变化的位置上的印迹和起伏而导致的质量低下。在航空领域中，这种缺陷尤为突出，因为印迹或起伏可能会产生影响结构完整性的薄弱区域。
[0013]例如，为了模制处于未固化状态的桁梁连接板，必须使用刚性覆盖板(caul plate)。特别地，这些刚性覆盖板终止的区域具有在共固化方法中产生不期望的褶皱或起伏的高风险。因此，最终的加强面板或蒙皮应力下降明显，到目前为止已放弃了这个技术。
[0014]因此，由于结构部件的制造(例如，桁梁制造)是大规模生产的、关键的、劳动密集型的多步骤过程，因此需要高质量或严格的尺寸公差；如今，通过共粘结方法，将多个步骤进行组合以及所需的高精度可能会导致延迟，从而给航空工业带来不利。
[0015]因此，需要在不损害最终结构的结构质量的情况下减少复合结构(加强面板或蒙皮)的交付时间。

技术实现思路

[0016]本专利技术通过共固化制造由至少一个定位在根据权利要求1所述的基部层压件上的结构部件形成的复合材料的结构的方法，以及根据权利要求15所述的复合材料的结构来提供用于前述问题的解决方案。在从属权利要求中，限定了本专利技术的优选实施例。
[0017]在第一专利技术方面，本专利技术提供了一种使用共固化过程制造复合材料结构的方法，所述结构由定位在基部层压件上的至少一个结构部件形成，所述方法包括以下步骤：
[0018]a)对于每个未固化的结构部件，通过铺叠和成型步骤来制造所述结构部，使得所述结构部件包括脚部，所述脚部被适配成与所述基部层压件接触，其中，这种脚部包括周边锥形边缘；每个未固化的结构部件被紧固在固化工具之间的真空条带围绕；
[0019]b)将所述至少一个未固化的结构部件中的每个结构部件在预见的附接区域中定位在未固化的基部层压件上，并且与相同材料的互补件一起形成真空袋，使得所得的真空袋在所述整个未固化的基部层压件上延伸；
[0020]c)对由先前步骤产生的所述组件施加固化循环，以将所述至少一个结构部件中的每个结构部件与所述基部层压件固化在一起，由此制造所述复合材料结构。
[0021]要注意的是，每个未固化的结构部件被真空袋的条带围绕，其方式为使得一旦定位了(多个)结构部件，所得的在整个未固化的基部层压件上延伸的真空袋可以通过将所述条带与相同材料的这种互补件连结而形成。否则，这个真空袋可以提供为具有延伸部分的单件，这个延伸部分适合覆盖整个未固化的基部层压件以及设想到的所有未固化的、放置在其上的结构部件(真空条带及其互补件应理解为较大的单个袋的边界区域)。
[0022]基部层压件应理解为提供结构外表面的薄复合结构元件。通常，将许多复合片层(即，预浸)以平坦的方式彼此铺叠，从而形成片层堆叠。
[0023]如果有必要，可以将这个片层堆叠(未固化的基部层压件)修剪成所需的形状。所得的平面的层压板(修剪或不修剪)称为复合预成型件。
[0024]类似地，未固化的(多个)结构部件的制造涵盖预浸片层的铺叠，并且进一步包括
成型过程，以便获得所需的截面形状或轮廓的结构部件(例如桁梁)。
[0025]例如，如果结构部件具有
‘
T形轮廓
’
，则可以在连接板与脚部之间弯曲两个分别对应于单个
‘
L形
’
半部的单独的平面层压板，以形成两个
‘
L形轮廓
’
。用于这个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.-一种使用共固化过程制造复合材料结构(10)的方法，所述结构(10)由定位在基部层压件(2)上的至少一个结构部件(1)形成，所述方法包括以下步骤：a)对于每个未固化的结构部件(1)，通过铺叠和成型步骤来制造所述结构部件，使得所述结构部件(1)包括脚部(1.1)，所述脚部被适配成与所述基部层压件(2)相接触，其中，这种脚部(1.1)包括周边锥形脚部边缘(1.1.1)；每个未固化的结构部件(1)被紧固在固化工具之间的真空条带(3)围绕；b)将所述至少一个未固化的结构部件(1)中的每个结构部件在预见的附接区域中定位在未固化的基部层压件(2)上，每个未固化的结构部件(1)的所述真空条带(3)与具有相同材料的互补件(4.1、4.2)形成真空袋，使得所得的真空袋在所述整个未固化的基部层压件(2)上延伸；c)对由先前步骤产生的所述组件施加固化循环，以将所述至少一个结构部件(1)中的每个结构部件与所述基部层压件(2)固化在一起，由此制造所述复合材料结构(10)。2.-根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(a)进一步包括在所述脚部边缘区域上铺叠交错的预浸片层，以形成所述周边锥形脚部边缘(1.1.1)。3.-根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其中，步骤(a)进一步包括修整所述至少一个结构部件(1)的周边脚部边缘以形成所述周边锥形脚部边缘(1.1.1)。4.-根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，步骤(a)进一步包括分别制造所述至少一个结构部件(1)，并且靠近所述结构部件的周边脚部边缘连结未固化的楔形件(1.1.2)，以形成所述周边锥形脚部边缘(1.1.1)。5.-根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，步骤(b)进一步包括以非平面的方式铺叠附加的预浸片层(1.1.3)，从而至少覆盖所述周边锥形脚部边缘(1.1.1)，使得边界偏移。6.-根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，步骤(b)进一步包括将所述未固化的基部层压件(2)铺叠在确定空气动力学表面的形状的模具上，使得所述基部层压件(2)...

【专利技术属性】
技术研发人员：奥古斯托，
申请(专利权)人：空中客车西班牙有限责任公司，
类型：发明
国别省市：