一種部分固化的復(fù)合材料組件的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種制備部分固化的復(fù)合材料組件的方法以及利用部分固化的復(fù)合材料組件制備復(fù)合結(jié)構(gòu)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]復(fù)合材料組件是由不同獨(dú)立的板在一定溫度下粘結(jié)在一起形成固態(tài)化的層壓制品。每一層由纖維和樹脂的混合物組成。在達(dá)到其固化溫度之前，樹脂在層內(nèi)和層間流動。
[0003]復(fù)合材料組件層壓制品在航空工業(yè)和其他工業(yè)廣泛應(yīng)用。
[0004]在傳統(tǒng)制備工藝中，復(fù)合材料組件結(jié)構(gòu)的組分是分別制備的，然后被結(jié)合或組裝在一起形成該最終結(jié)構(gòu)。
[0005]有三類技術(shù)可用于制備最終復(fù)合材料組件結(jié)構(gòu)而無需使用鉚釘作為連接各組分的工具:共固化未固化的組分，將固化的組分與未固化的組分粘接，以及將固化的組分彼此粘接(二級粘接)。
[0006]從結(jié)構(gòu)的角度看，共固化技術(shù)是最佳選擇，但此技術(shù)要求復(fù)雜的工具來處理未固化組分。
[0007]解決此問題的一個(gè)已知途徑是使用部分固化的復(fù)合材料組件組分，因?yàn)樗鼈儽韧耆垂袒慕M分容易掌控。
[0008]在一種已知的用于制備具有兩個(gè)固化區(qū)域的板材的方法中，待加工復(fù)合材料組件體被放置四個(gè)半硬膜之間的一個(gè)雙腔模具中，然后通過引入該腔體的流體向待加工復(fù)合材料組件體施加溫度和壓力(詳見WWW, quickstep, com, au/)。
[0009]該方法的缺點(diǎn)是需要復(fù)雜而昂貴的工具，特別是制備部分固化的大型復(fù)合材料組件組分時(shí)。
[0010]本發(fā)明是針對該問題的解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種制備部分固化的復(fù)合材料組件的有效方法，所述部分固化的復(fù)合材料組件意在與其他一個(gè)或多個(gè)組件結(jié)合來形成復(fù)合結(jié)構(gòu)。
[0012]本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種用由上述方法制備的部分固化的組件來制備復(fù)合結(jié)構(gòu)的方法。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的制備部分固化的復(fù)合材料組件的方法包括:
[0014]-在模具內(nèi)放置一復(fù)合疊層(compositelayup)，所述模具包括導(dǎo)熱元件和絕熱元件，設(shè)置所述導(dǎo)熱元件為能將熱量傳遞到復(fù)合疊層的那些將被完全固化的部位，或設(shè)置所述導(dǎo)熱元件為使熱量從所述復(fù)合疊層那些將被部分固化的部位或保持非固化的部位消散，設(shè)置所述絕熱元件為防止熱量傳遞到復(fù)合疊層的將部分固化或保持不固化的那些部位，或設(shè)置所述絕熱元件為防止熱量從復(fù)合疊層的將被完全固化的那些部位散失；
[0015]-對所述模具施加熱和壓力。
[0016]在考慮所制備的復(fù)合零件的幾何形狀以及其不同部分的所需固化程度的情況下，對導(dǎo)熱和絕熱元件進(jìn)行適宜組合，使得能對所述模具施加預(yù)定的壓力和熱的循環(huán)以實(shí)現(xiàn)所需結(jié)果。特別地，可適當(dāng)控制固化部分和未固化部分之間的過渡部分的尺寸。
[0017]有利的是，所述導(dǎo)熱元件和絕熱元件為剛性元件。這有利于所述模具的制備以及控制所述復(fù)合疊層不同部位熱量的散失。
[0018]有利的是，通過機(jī)械壓力裝置諸如壓力板對所述模具的兩相對面施加壓力。前述的模具結(jié)構(gòu)允許所述具有兩相對面的模具配制為與所使用的壓力裝置相適應(yīng)。
[0019]有利的是，在一個(gè)方向施加熱，例如在所述模具的一側(cè)施加熱。這簡化了所需要的工具。根據(jù)所要制備的組件，可以在整個(gè)模具或僅該模具的一個(gè)元件施加熱。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的制備復(fù)合結(jié)構(gòu)的方法，包括:
[0021]制備第一復(fù)合疊層以及一個(gè)或多個(gè)第二復(fù)合疊層；
[0022]通過前述方法部分固化所述一個(gè)或多個(gè)第二復(fù)合疊層，而不固化那些要與所述第一復(fù)合疊層連接的部分；
[0023]組裝所述第一和第二復(fù)合疊層使得所述一個(gè)或多個(gè)第二復(fù)合疊層未固化的部分與所述第一復(fù)合疊層接觸；
[0024]對所述復(fù)合疊層的組裝件進(jìn)行共固化。
[0025]該方法特別適于制造例如用T形或Ω形縱梁增強(qiáng)的飛機(jī)升力面的外皮，作為第一疊層的是外皮疊層，第二疊層的是縱梁疊層，所述縱梁的未固化部分為縱梁的腳部和縱梁的腹板的一部分。
[0026]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將通過結(jié)合附圖示例說明其目標(biāo)的實(shí)施方案的詳細(xì)描述中顯而易見。
【附圖說明】
[0027]圖1為說明本發(fā)明的用于制備部分固化的平板的一個(gè)實(shí)施例的示意橫截面，示出了平板疊層和用于實(shí)施固化操作的工具的布置。
[0028]圖2為說明本發(fā)明的用于制備T形縱梁(stringer)的一個(gè)實(shí)施例的示意橫截面，示出了縱梁疊層和用于實(shí)施固化操作的工具的布置。
[0029]圖3為說明本發(fā)明的用于制備Ω形縱梁(stringer)的一個(gè)實(shí)施例的示意橫截面，示出了縱梁疊層和用于實(shí)施固化操作的工具的布置。
【具體實(shí)施方式】
[0030]制備部分固化的復(fù)合材料組件的方法
[0031]關(guān)于復(fù)合材料組件的某一部分的固化程度，在本說明書中，未固化的部分應(yīng)理解為是固化程度低于20%的部分，固化部分應(yīng)理解為是固化程度高于80%的部分，部分固化的部分應(yīng)理解為是固化程度在20-80%之間的部分。
[0032]現(xiàn)將參照圖1描述本發(fā)明的用于制備中間部分固化并且兩側(cè)部分部分地固化的復(fù)合平板的方法的一個(gè)實(shí)施方案。
[0033]在第一步驟中，將復(fù)合疊層11設(shè)置在由鋼箱21和云母板23形成的模具中。
[0034]在第二步驟中，使用一個(gè)熱的上部壓板13和一個(gè)下部壓板15對所述模具施加熱和壓力。
[0035]用作導(dǎo)熱元件的鋼箱21和用作絕熱元件的云母板23被布置成，使得來自所述熱的上部壓板13的熱量穿過上部鋼箱21到達(dá)疊層11的中間部分，如圖1中的直箭頭所示，以實(shí)施固化。熱量還通過自身的疊層11傳送到疊層11的側(cè)部，但是該熱量的一部分通過下部鋼箱21而散失(箭頭D)。
[0036]這種布置使得能控制熱量應(yīng)用到疊層11，因此疊層11的設(shè)置在上部鋼箱21和下部云母板23之間的中間部分被固化，設(shè)置在下云母板23和下部鋼箱21之間的側(cè)部除了在靠近中間部分的某些部分發(fā)生部分固化外保持未固化。
[0037]現(xiàn)將參考圖2描述本發(fā)明的用于制備T形縱梁的方法的一個(gè)實(shí)施方案，所述T形縱梁的腹板(web)的一部分固化