用于处理纤维复合结构的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种连接装置（１００），用于将布置在纤维复合结构（１０２）的表面段（１１２）上的未硬化纤维层（１０４）连接到该纤维复合结构上。该连接装置包括压力垫（３９０），压力垫包括布置在表面段上方的压力帽（１２０，３０８）以及压力密闭帽垫（１０６），该压力密闭帽垫被压力密闭地连接到压力帽的周围边界（１０７），由此形成被压力帽和帽垫限制的压力区域。该连接装置还包括用于引发过压的压力引发装置（３０２），压力引发装置将帽垫压抵纤维层到压力区域中。根据另一方面，本发明专利技术提供一种处理纤维复合结构的处理方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于处理纤维复合结构的方法，特别是由碳纤维强化塑料(CFRP)制成的结构。此外，本专利技术涉及用于将未硬化的纤维层连接到 纤维复合结构的连接装置。
技术介绍
尽管可应用到任意纤维复合结构上，对于本专利技术及其基础问题的更详 细的说明是关于飞机结构的碳纤维强化塑料构件的。因为减轻重量的原因，飞机的部件越来越多地用纤维复合材料，特别 是碳纤维强化塑料(CFRP)制造。因此它们包括多层纤维叠层结构，这 些纤维层借助于硬化的树脂基体(特别是环氧树脂基体)而相互连接。根 据传统方法，为了生产这样的部件，多层浸渍纤维叠层被放在层压装置中。 随后，例如通过暴露到更高的温度和更大的压力下而硬化树脂基体。根据传统方法，部件被装入压力密闭的箔片袋中，借助真空泵将该袋 的内部抽真空。这样装好的部件然后被插入到高压釜内，部件在那里被暴 露到高压下。公开的专利申请US2007/0080481描述了一种用于生产纤维复合部件 的方法，其中膨胀元件和复合材料一起被插入到可关闭的容器中。该容器 被关闭并且膨胀元件被暴露到过压下，该过压将复合材料压抵在容器的外 壁上。在对这种纤维复合部件进行修整工作的情况下，例如为了改正缺陷、 为了修补损伤或者为了修改该部件，在传统工作过程中，预浸渍纤维层(预 浸料坯)依靠胶带固定在部件的要被处理的表面上，并被诸如真空袋的压 力密闭膜覆盖。在该膜下包住的区域被抽真空，并且部件被插入到高压釜 中，部件在那里被暴露到用于硬化的高压下。对于对部件进行小的、局部范围的修整工作，此时也会产生问题，艮P，必须提供足够大而能容纳整个部件的高压釜。这导致相当大的费用产生， 特别是对例如机身壳体或机身的加强部件的相对较大的部件，如果不得不 重复错误的修整工作，费用会以倍数增大。如果现有的足够大尺寸的高压 釜因为其他目的而被占用的话，由于等待而使时间损失。另一个缺点是， 在大多数情况下，在高压釜中的硬化期间，这些部件不得不被再重新插入 到装置中，而它们就是在该装置中制造的。在修整工作期间，该装置无法 用于生产运行。并且，在对安装好的组件进行修整工作的情况下，如果它 们太大或者如果它们包括例如会被高压损害的电子设备，则不能将这些组 件插入到高压釜中。如果在不应用高压釜的情况下硬化纤维层，以及如果因此仅仅在膜下包住的区域被抽空，则纤维层暴露到0.8-0.9巴的在内压和外压之间的最大 压差中。在这些压力状况下，粘合膜容易产生小孔，使部件的稳定性变差 并且在质量检査所要求的超声波探伤中导致错误显示。DE4019744A1公开了用于在纤维复合结构的修补工作期间施加压力的橡皮图章。然而，由于局部压力分布不均，这样的机械夹持元件的应用 经常导致硬化纤维层厚度不均，因而导致修整工作的精度不足。另外， DE4019744A1还公开了将钟形顶放置在覆盖修补位置的膜上，并且然后在 修理位置上在钟形顶中施加过压。然而，由于过压会产生倾向于驱动该钟 形顶和该膜彼此远离的力，难以可靠地密封钟形顶和膜之间的接触线。此 外，该方法不能应用在其中不希望用箔片或膜来覆盖修补位置的情况中。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的是提供一种可靠的用于处理纤维复合结构的 方法，其允许不应用高压釜而将未硬化的纤维层连接到纤维复合结构的同 时保证有高的材料品质和精度。根据本专利技术，实现该目的是通过用于连接未硬化纤维层到纤维复合结 构的包括权利要求l的特征的连接装置，其中该纤维层布置在纤维复合结 构的表面段，以及用于处理纤维复合结构的包括权利要求14的特征的处理 方法。接在一起以形成压力垫的压力帽以及压力密闭帽垫限制，其中所述压力将 帽垫压抵布置在纤维复合结构的表面段上的纤维层。这允许通过该膜施加 表面压力到纤维层上，例如在诸如传统方法期间在加热施压中，压力被施 加到未硬化的纤维层上，并以此使纤维层硬化。因为是均匀地施加压力， 在硬化后，将得到精确的、均匀厚度的纤维层。因为压力帽和帽垫以压力垫的形式彼此连接，能够可靠地密封压力区 域而不管表面段的几何形状和是否表面段被气密箔片或膜覆盖。此外，本 装置的操作简单并有效，因为连接装置可以被移到不同的表面段而不用中 断压力区域的密封。因此，这是一个特别的优点不需要例如高压釜这样的包围整个纤维 复合结构的容器。所应用的压力帽仅需要达到让它能被布置在由纤维层覆 盖的与纤维层一样大小或者仅仅是稍微大一点的表面段上。对于大结构的 细节要在例如飞机机身、尾翼衬板或副翼壳上处理的情况，这一优点尤其 是有意义的。在位于被处理的段的外侧的压力敏感部件不会被危及的情况 下，在安装好的组件上工作也是平稳可行的。必须要完成的仅仅是用于定 位和固定压力帽的几何预置，以及(如果需要的话)抗衡支撑件。因为不需要那些用于连续生产的昂贵并且经常是仅有有限的可用能 力的大的高压釜和层压装置，根据本专利技术的处理方法不仅格外地有成本效 率，并且因为省略了在使用大的高压釜和连续装置期间的停工时间而快 速。因为根据本专利技术的连接装置小、成本效率高、并且容易组装，可以在 结构的不同处理位置处同时地或连续地应用几个这样的装置，由此进一步 增大在时间上的优势。此外，本专利技术也可以应用在无法使用高压釜的情况， 例如在修补飞机的过程中。在从属权利要求中可发现本专利技术的有利的实施例和改进。依照根据本专利技术的连接装置的优选实施例，压力垫的压力帽和帽垫由 弹性材料整体形成。这获得对压力区域的高度可靠的密封并且使装置即在 制造上成本效率高又容易操作。根据优选实施例，压力垫还包括用于沿包围表面段的线接触纤维复合 结构的密封区域。这使得能在帽垫和纤维复合结构之间形成密闭的密封区 域，可以不用使用气密膜或箔片覆盖该表面段而抽空该区域。结果，操作更为便利。根据优选实施例，压力垫还包括被密封区域围绕的凹陷。以此方式， 该凹陷可以容纳纤维层，即使这些纤维层在未压缩状态下有高于纤维复合 结构的表面水平的明显突起。优选地，还设置抽空装置，其用于抽空由帽 垫、纤维复合结构和密封区域确定界线的低压区域。以此方式，可以免除 对外部抽空装置的操作。根据优选实施例，帽垫设置为半刚性形式。这样允许在压力帽和纤维 复合部件之间留出一定距离，由此可以将本装置应用到例如纤维复合结构 的弯曲表面段的可变形状。优选地，该帽垫包括刚性比中间段更大的边界 段。以此方式，例如当帽垫的中间段与纤维复合结构上方的膜形成接触时， 帽垫在其中间段弹性地适应该表面段的形状，同时不与纤维复合结构接触 的硬度更大的边界段阻止由于过压而产生的边界段的膨胀。优选地，帽垫以根据纤维复合结构的轮廓在压力区域中在过压下膜基 本填满该轮廓。这样，通过准备一致的倒置的轮廓的帽垫，纤维层也可以 被连接到诸如阶梯形的表面段的高的轮廓。相应地，通过从主模浇铸帽垫， 如果帽要被应用在加强件(例如在飞机外皮的内侧上的承梁)轮廓之间， 侧向压力的应用也是可以。根据优选实施例，还设置压组件，其将压力帽和帽垫一起压在表面段 上。这样在表面段上获得了可靠的表面压力。优选地，压组件包括用于支 撑纤维复合结构的侧面的抗衡支撑件，所述侧面与表面段相对，由此获得 高的表面压力同时在纤维复合结构上的应力较小。可选地或另外地，压组 件包括至少一个用于支撑在纤维复合结构的支撑段上的吸盘，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连接装置（１００），用于将布置在纤维复合结构（１０２）的表面段（１１２）上的未硬化纤维层（１０４）连接到所述纤维复合结构上，该连接装置包括：　压力垫（３９０），所述压力垫包括用于布置在所述表面段（１１２）上方的压力帽（１２０，３８ ０）以及压力密闭帽垫（１０６），所述压力密闭帽垫被压力密闭地连接到所述压力帽（１２０，３０８）的外周边界（１０７），由此形成被所述压力帽（１２０，３０８）和所述帽垫（１０６）限定的压力区域；和　用于引发过压到所述压力区域中的压力引发装 置（１１８），所述压力引发装置将所述帽垫（１０６）压抵所述纤维层（１０４）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：费利克斯卡斯帕黑尔弗里希，汉斯马夸特，
申请(专利权)人：空中客车运营有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]