用于生产连续型材的拉挤成型工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种拉挤成型工艺（称为“ＡＤＰ工艺”），其中连续增强型材１１通过由纤维增强塑料材料构成的至少一个预浸渍条带６－９的倾斜形成。型材１１的第一次成形发生在预成型装置１０内，预成型装置１０的下游是用于最终的成形和预硬化的压力成型装置１２。型材１１的移动优选通过牵引装置１４相对于压力成型装置１２的操作周期同步地发生。通过使用切割装置１５，可以将型材１１切割成一定长度和／或使边缘经受随后的机械操作以确保维持正确的尺寸。根据本发明专利技术，连续（拉挤成型）衬料２９一致地插入到型材１１的圆角区域２７中的预浸渍条带６－９之间，例如在具有竖直腹板１９的型材１１的形成期间预浸渍条带６至９彼此相接的区域内，竖直腹板１９具有双侧相邻的凸缘１７和１８（Ｈ形横截面几何形状），由此以限定的方式填充此区域内的腔体２８。通过连续衬料２９，消除了圆角区域２７内的几何形状偏离和／或厚度变化（纤维容积含量的变化）并且减少了次品量。

【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利用至少一个预浸渍条带生产连续型材的拉挤成型工艺， 其中，所述至少一个预浸渍条带首先在预成型装置内预成型，然后周期性地穿 过被加热的压力成型装置，用于生成最终的横截面几何形状，并且，该预浸渍 条带最后在后硬化装置内完全硬化。
技术介绍
利用碳纤维增强的环氧树脂形成的复合元件被越来越多地应用在航空器构 造中以减轻重量。例如，航空器翼的内侧利用由碳纤维增强的复合材料构成的 纵梁来增强。在客机中也越来越多地使用用于地板支撑的碳纤维增强的环氧树 脂横梁构件。在这些复合元件的生产中存在的主要问题是提供一种连续的生产工艺，该 连续的生产工艺能够生产出足够数量具有最高质量的复合元件，其特别为连续 型材形式，并且，该生产工艺同时能够充分可靠地可重复维持最终产品的正确 尺度。而且，目的是生产出最小可能数量的不合格品，例如具有夹气或裂紋的 产品，同时，所述工艺必须允许高度的自动化。非常符合此要求的一个已知制造工艺是被称为"先进"拉挤成型工艺(ADP 工艺)的工艺。在该工艺中，("连续的")预浸渍条带从大的馈给巻筒上抽出，并通过预成 型装置成型以例如生产出具有大体为H形横截面的几何形状的连续型材。所述 型材然后穿过被加热的压力成型装置，该压力成型装置利用同时施加压力和热 量，以赋予型材所需的最终;f黄截面几何形状。为此，压力成型装置具有多个才莫 具，所述模具在闭合条件下精确地复制型材的横截面几何形状。所述型材不是 连续地穿过所述压力成型装置，而是压力成型装置首先打开，并且先前已预成4型的型材中与模具的长度大体对应的部分通过牵引装置被拉入压力成型装置。 然后，压力成型装置闭合，由此，通过施加压力和热量，型材获得最终的横截 面几何形状。压力成型装置保持闭合直到型材已经硬化到具有对于工艺的后续 步骤足够的固有稳定性的程度。 一旦达到此硬化程度，压力成型装置又打开， 且所述预成型的型材中在预成型装置内的另 一部分通过牵？I装置被拉入压力成 型装置。优选地，型材束的最终硬化直到到达后硬化装置后才进行。所述型材 被不连续地传送通过该系统，或者以顺序依次跟接的操作周期形式传送通过该 系统。被拉入压力成型装置的型材部分的长度可以选择为稍小于压力成型装置 的一个操作长度，由此在型材上产生重叠的窄区域，所述区域在压力成型装置 中成型和预硬化两次，结果，尽管是分步传送，但是型材束被连续处理而没有 /f壬^可间断。在穿过牵引装置后，型材在下游切割装置中^R最终转换为所需的尺度和/或被切割为一定的长度。这里，例如可以沿着与凸缘(flange )连接的竖直腹板(web ) 分隔具有H形横截面几何形状的型材，以由此生产出两个型材，每个型材均具 有T形横截面几何形状，所述型材例如能够用作用于增强空气动力学表面的纵梁。此已知的ADP工艺允许每小时几乎完全自动地制造出达到2米型材长度， 所述型材具有几乎任何所需横截面几何形状，并且以非常高的水平保持正确的尺度。已知的拉挤成型工艺存在的特定问题在于型材的圆角区域(radius region),在 所述圆角区域内，预浸渍条带以大约90。的角度彼此相接，形成了通常为(三角 形)角撑板(gusset)形状的未限定的腔体。此腔体为中空的，且结果例如可能 是型材的实际几何形状偏离它们的期望几何形状，因此，受此影响的型材成为次品。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种由纤维复合材料生产连续型材的工艺，该工艺5能够避免上述缺点。上述目的通过具有权利要求1所述特征的设备来实现。如果至少一个连续衬料被插入到型材的至少一个圆角区域内，尤其是在预 成型过程期间，则通过拉挤成型工艺在该圆角区域内不可避免地产生的腔体被 该衬料或连续村料束以限定的方式填充，由此避免出现型材的任何几何形状偏 离，特别是在具有例如H形横截面几何形状的型材中的端凸缘上竖直腹板的横 向角位移形式的偏离。这些几何形状偏离例如可以具有在具有H形横截面几{可 形状的型材中腹板的横向角位移的形式，结果是腹板和凸缘之间的角度偏离90°。使用合适的热固性和/或热塑性合成树脂的增强纤維的任何所需组合都能够 用于形成(预浸渍的)预浸渍条带。然而，优选是使用利用环氧树脂浸泡的碳 纤维增强布置所形成的预浸渍条带。碳纤维增强布置例如可以包括离散的碳纤 维、碳纤维粗纱、碳纤维稀松布、碳纤维纺织物或它们的任何所需组合。也可 以使用玻璃纤维、Kevla,纤维或天然纤维。连续编织的增强纤维形成至少 一个拉挤成型衬料，该拉挤成型衬料的横截 面几何形状大体对应于等腰三角形的几何形状，该橫截面几何形状的等长的纵 边已被向内以弧的形状牵拉。用于形成拉挤成型衬料或连续衬料的增强纤维可 以与预浸渍条带中使用的增强纤维相同。优选是使用纤维取向是0°和/或±45° 的编织碳纤维来形成衬料。可替选地，也可以使用玻璃纤维、芳纶纤维、陶瓷 纤维、热塑性纤维或这些类型纤维的任何所需组合来形成衬料。可以使用热塑 性纤维，因为只要衬料在拉挤成型工艺期间的填充和支撑功能结束，在型材的 最终结构中衬料不负责任何的承载功能。将至少一个衬料引入到工艺步骤中的方式与引入预浸渍条带的方式相同， 为通过一个或多个巻筒。扭绞的碳纤维增强的塑料纺织物条带、单向碳纤维增强的塑料条带或碳增 强的塑料纤维在用于形成衬料时仅具有低的固有稳定性，且在受到压力时能够 提供限定差的结构。结果可能是在一个圓角侧过度压缩而在另一圆角側不充分压缩，结果导致无法实现关于纤维体积含量所要求的圓角质量。相反，编织的 衬料具有大体上更高的固有稳定性并且自然地将它们自己定位在整个三角形形 状中，编织的村料因此自动移动到正确的位置。因此，对于本专利技术的工艺，优 选是使用编织的衬料。^^用干燥的增强纤维的编织物能被用于形成衬料。在这种情况下，衬料通 常穿过压力成型装置上游的树脂池，以保证衬料在进入压力成型装置之前利用 合成树脂达到足够的饱和度。可替选地，如果实际的预浸渍条带有足够的合成 树脂饱和度，则可以省去树脂池，由此在压力成型装置内通过榨出的树脂来保 证衬料的足够的饱和度。本专利技术的工艺允许利用复合材料，尤其是利用碳纤维 增强的环氧树脂，"准"连续地制造具有复杂横截面几何形状的型材。其它权利要求记载了本专利技术的拉挤成型工艺的其它有利的实施例。本专利技术的工艺以具有H形^f黄截面几何形状的型材为例更详细地予以说明。原理上，此工艺尤其能够生产^t截面几何形状在纵向上不变的型材，并且该型材例如包括对应于T形型材、X形型材、L形型材或其它型材的横截面几何形 状。能够对所述工艺进行适当的修改，用于针对其它型材几何形状组合预浸渍 条带。根据本专利技术，衬料区域以限定的方式被填充，以在边缘折角的预浸渍条 带聚集在一起的圆角区域内实现不变的元件厚度。附图说明在附图中图l是用于实施4立挤成型工艺的系统的示图2示出由四个初始为扁平的预浸渍条带生产H形型材；图3是被加热的压力成型装置的横截面示图4是图3中的放大细节图；以及图5是衬料的横截面示图。具体实施例方式7在附图中，相同的设计元素具有相同的标号。图1是拉挤成型系统的示图，该拉挤成型系统适于执行"先进"拉挤成型 工艺并且使用"连续的"预浸渍条带。设备1特别地包括具有预浸渍条带6至9的四个(馈给)巻筒2至5。为了 防止预浸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用至少一个预浸渍条带（６－９）生产连续型材（１１）的拉挤成型工艺，其中，所述至少一个预浸渍条带（６－９）首先在预成型装置（１０）中预成型，然后周期性地穿过被加热的压力成型装置（１２），用于生成最终的横截面几何形状，并且最终在后硬化装置（１３）内完全硬化，其特征在于，特别是在预成型过程期间，将至少一个连续衬料（２９）插入到型材（１１）的至少一个圆角区域（２７）内。

【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：迈克尔贝希托尔德，
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]