制造复合部件的方法技术

本发明专利技术涉及一种制造复合部件的方法，该方法包括：将填料放置在具有凸表面区域的阳模上；通过向所述填料施加压力而在所述阳模上对所述填料进行去胀，所施加的压力沿所述填料的表面变化，从而在所述填料与所述阳模的所述凸表面区域接合之处压力增强；以及在具有凹表面区域的阴模上固化所述填料。在一系列步骤中对填料进行成形和去胀，以形成层压件。在第一温度Ｔ１下对填料进行成形；在第二温度Ｔ２下对所述填料进行去胀；以及在第三温度Ｔ３下固化所述填料，其中，Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种。
技术介绍
公知的是，复合部件在固化期间厚度减小。该过程称为"去胀(debulk)"，其基本上完全是由于夹带空气的释放而引起的。通常，预浸渍层压件(通常称为"预浸料坯")的厚度降低约为10 15%，而对于干燥的织物复合物来说，会有更大的降低。在以下情况时，这会变为严重的问题(a) 部件有着较大的厚度(通常大于10mm)，且至少是局部非平面的；或者(b) 部件结合有远厚于周围材料的填充区。图1示出了部件有着较大的厚度，且至少局部为非平面时的问题。填料1放置在阴模2中，且被加热以固化复合材料。在填料的平面区域内均匀地进行去胀，但是在凹形角部区域内，碳纤维(不能显著拉仲)会如虚线5、 6所示在角部处跨接。这产生孔隙，从而不能满足角部区域内的几何公差要求。在US 2006/0017200中描述了针对该问题的一种传统方法，其中，采用冲压装置在阴模的凹形角部区域内局部地挤压填料。在US 6723272中描述了一种通过在模具上拉伸膜而模制物件的方法。
技术实现思路
本专利技术的第一方面提供一种，该方法包括将填料放置在具有凸表面区域的阳模上；通过向所述填料施加压力而在所述阳模上对所述填料进行去胀，所施加的压力沿所述填料的表面变化，从而在所述填料与所述阳模的所述凸表面区域接合之处压力增强；以及在具有凹表面区域的阴模上固化所述填料。本专利技术的第一方面认识到，与US 2006/0017200中所述的需要复杂冲压装置来接近模具的凹角部区域的阴模相比，在阳模上能更容易地强化去胀。在不同模具上对填料进行去胀和固化使得可设计出具有最佳性能的模具。可以以多种方式向填料施加压力，包括利用刚性冲压装置直接施加压力、贴着填料放置一膜并提高膜的一侧上的压力、以及/或者贴着填料放置一膜并将填料和膜之间的空腔排空。可通过在填料与阳模的凸角部区域接合之处挤压填料的刚性冲压装置来增强压力。然而，在一优选实施方式中，通过在所述填料与所述阳模的所述凸区域接合之处拉伸所述填料上的弹性膜而增强压力。通常，通过在所述阳模附近设置通道并使所述弹性膜桥接在该通道上而拉伸该膜。专利技术人意识到，可采用弹性膜来施加非均匀的压力即，压力沿着填料的表面变化，且在凸表面区域内压力增强。US6723272中不存在这样的可能性。所述阳模的凸表面区域可以是弯曲的，或由一系列平的表面形成。优选的是，所述阳模包括由不凸出的区域(例如，其可以是大致平面的，或凹的)分隔开的一对凸表面区域。在此情况下，在所述凸表面区域中施加的压力大于在所述不凸出的区域中施加的压力。可以预成形所述填料，即，在将填料放置在所述阳模上之前在成形模具上对填料进行成型。然而，优选的是，本方法还包括在所述阳模上对所述填料进行成型和去胀。这使得可采用单个模具来进行成型和去胀。优选的是，在去胀之前且在较低温度下进行成型。可选的是，可通过手动地将一系列层铺设在所述阳模上(每一层在铺设时都与模具的形状相符)而制造预制品，而不是通过对平的填料进行成形处理而对填料进行成型。5在一个实施方式中，该方法还包括在去胀后的填料上铺设一层或 多层材料组，从而形成层压件；以及在所述固化步骤之前，对所述层压 件迸行去胀。已经发现，通过在一系列步骤中对层压件进行去胀，去胀 效果能获得改进。铺设和去胀步骤可重复多次，以形成具有理想厚度的 层压件。本专利技术的第二方面提供一种，该方法包括 在第一温度T1下对填料进行成形； 在第二温度T2下对所述填料进行去胀；以及 在第三温度T3下固化去胀后的填料，其中，T1<T2<T3。通过在相对低的温度(与固化温度T3相比而言)对填料进行成形和 去胀，降低了材料上的热史效应(这例如可提高填料的固化水平)，还减 少了能量消耗。而且，在相对高的温度(与成形温度T1相比而言)进行 去胀会增强去胀效果。以下说明适用于本专利技术的所有方面。通常，在去胀期间加热填料或层压件。复合部件可由任何合适的复合材料形成。在以下描述的优选实施方 式中，填料(或层压件)通常是由通过单轴向碳纤维或编织碳纤维补强 的树脂制成的预浸料坯材料。然而，在可选实施方式中，可通过其他方 式制造复合材料。例如，填料(或层压件)可以呈干燥纤维的形式，诸 如包括多轴向干燥纤维的不巻曲织物，在去胀之前，可在该不巻曲织物 的表面上施加粘合剂，以使得能制造去胀过的干燥纤维预制品。然后， 利用诸如RIFT (真空浸渍)或RTM (注射)之类的技术用液体树脂对该 干燥纤维预制品进行真空浸渍或注射。该浸渍/注射步骤优选在与最小粘 度相同的温度下进行，该温度通常低于固化温度。从而可在使填料处于 固化温度时在固化模具上执行该浸渍/注射步骤，或者可在单独的加热/ 冷却周期内进行。可选的是，将未粘接的干燥纤维层与树脂膜形成的层 交织在一起，从而形成树脂膜浸渍(RFI)层。在去胀期间对填料加热时， 树脂膜发生流动并浸渍纤维层。在某些应用场合，这种材料是优选的，因为其铺设起来较快(其通常为0.75mm每层，相比而言，在预浸料坯中， 为0.2mm每层)。尽管与预浸料坯相比，RFI复合部件的机械性质受到机 械性能降低的不利影响，然而，与诸如RTM的液体树脂技术相比，它们 的机械性能有所提高。在以下描述的优选实施方式中，所述复合部件包括飞行器机翼的翼 梁。然而，本专利技术可用于形成多种其他的飞行器部件(例如桁条)、或用 于(例如)船、汽车等的其他复合结构部件。附图说明下面将参照附图描述本专利技术的实施方式，附图中: 图1示出了传统固化方法的问题； 图2示出了成形之前的平面填料；图3示出了成形处理；图4a示出了在成形后向填料添加的一组耗材；图4b示出了去胀设置；图5示出了去胀期间膜片的运动；图6示出了在去胀期间膜片的最终位置；图7示出了填料在去胀之前和之后的厚度差；图8示出了固化设置；图9示出了可选的双膜片成形和去胀设置； 图IO示出了扫除块的可选设置。具体实施例方式图2至图7示出了 C形截面的飞行器翼梁的制造方法。 在第一步骤中，通过铺带机或其他自动机器在平的台面(未小"+0 上形成复合预浸料坯的平面片材。然后从平面片材切割出理想形状的平 面预浸料坯填料20。将平面预浸料坯填料20放置在位于台面22上的模 制和去胀阳模21上，如图2所示。应理解的是，预浸料坯填料20可由 多种合适的复合材料形成。在一优选实施方式中，该填料由通过单轴向7碳纤维，例如Hexed制造提供的T700/M21 (www.hexcel.com)补强的环 氧树脂制成。将弹性膜片23放置在填料20上，且(通过未示出的构件)固定到 台面22上。应理解的是，膜片23可由多种合适的弹性材料制成。在--优选实施方式中，膜片由德克萨斯州(Texas) Fort Worth市的Mosite Rubbery公司制造的硅橡胶制成。通过将台面22和膜片之间的空腔24、25排空而向填料20施加压力。 可通过膜片23中的一个或多个端口 (未示出)或台面22中的一个或多 个端口 (未示出)来产生这一真空。该压力与7(TC至90°C (优选为75 °C)的增高温度Tl 一起使得填料20成形为符合如图3所示的翼梁模内 衬(IML)的几何形状。填料被保持在理想温度T1下，然后冷却。然后去除膜片23，并将一对扫除块(sweeper b本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造复合部件的方法，该方法包括：　将填料放置在具有凸表面区域的阳模上；　通过向所述填料施加压力而在所述阳模上对该填料进行去胀，所施加的压力沿所述填料的表面变化，从而在所述填料与所述阳模的所述凸表面区域接合之处压力增强；以及　 　在具有凹表面区域的阴模上固化所述填料。

【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：杰戈普里迪，
申请(专利权)人：空中客车英国有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]