[发明专利]用于生产由复合材料制成的模制件的方法

说明书

本发明涉及一种用于生产由层压材料制成的模制件的方法，该层 压材料包括至少一个金属层和与它连接的一个纤维增强塑料层。本发 明还涉及一种用于生产模制件的装置。本发明特别涉及一种用于生产 由层压材料制成的、具有变小厚度的模制件的方法。

由包括至少一个金属层和与它连接的一个纤维增强塑料层的层压 材料制成的模制件越来越用于工业中，例如运输业，如汽车、火车、 飞机和航天飞机中。这些纤维金属层压材料例如可以用作飞机的机翼、 机身、尾板和/或其它表层面板的加强件。这样的加强件特别通过粘接 剂而固定在要增强部件的几乎整个长度上，例如在整个机翼跨距上， 并例如可以提高机翼的耐疲劳性。为了利用该效果，由纤维金属层压 材料制成的实际模制件必须明显有良好的机械特性，特别是疲劳特性。 此外，模制件例如上述增强件可以有在它的长度上的、几毫米的变小 厚度，从而例如使该模制件能够有效装配至要增强的另一部件上。纤 维金属层压材料的这种变小厚度例如可通过在多个位置使得至少一个 金属层和/或纤维增强塑料层不连续而获得。

尽管纤维金属层压材料自身已知为耐疲劳材料，但是现有技术中 还没有方法用于以工业规模来生产由该纤维金属层压材料制成的模制 件，特别是具有变小厚度的模制件。现有方法花费时间，而且通常不 能产生合适的机械性能。

本发明的目的是提供一种用于生产由纤维金属层压材料制成的模 制件的方法，该纤维金属层压材料尤其是具有变小厚度，且该方法特 别是没有上述缺点。

本发明方法的特征如权利要求1中所述。更具体地说，该方法至 少包括利用加压装置至少沿厚度方向来对层压材料局部加压，只要基 本不会阻碍在层压材料平面中的变形。例如使用压缩压机沿厚度方向 加压板材是本身已知的、用于以工业规模生产模制件的方法。根据本 发明，这时，当该方法以使得在层压材料平面中的变形可以基本无阻 碍地进行的方式用于纤维金属层压材料时，模制件可获得变小厚度， 并有至少与根据已知方法生产的模制件等效的机械特性，特别是耐疲 劳性。重要的是根据本发明方法使得层压材料在该层压材料的平面中 以基本无阻碍的方式变形，因为这样能够至少局部获得在该平面中的 拉伸。该至少局部拉伸与施加压缩力一起明显有利于模制件的机械特 性。更具体地说，因此进一步提高耐疲劳性以及在纤维增强塑料层和 金属层之间的粘接。当在本申请中介绍为使得层压材料在该层压材料 的平面中基本无阻碍地变形时，应当知道，该层压材料在它的边缘没 有或几乎没有障碍。应当知道，在层压材料上的、更远离自由边缘的 位置处，可以通过相邻材料和/或通过与加压装置的摩擦而阻碍在层压 材料平面中的变形。

在优选实施例中，本发明的方法的特征在于：施加的压缩力至少 足够大，以便使层压材料沿纵向方向拉伸，该拉伸大于金属层的特性 拉伸，并小于纤维增强塑料层的断裂拉伸。

通过将施加的压缩力设定在足够高的水平，在层压材料的平面中 的变形大小为这样，即沿纵向方向施加的拉伸超过金属的塑性极限， 从而使得金属层永久性变形，而不会使得纤维增强层失效。通过沿纵 向方向伸长层压材料，产生特别有利的应力状态，因此，在处于无负 载状态的整个层压材料中，压缩应力主要均匀地在金属层中，拉伸应 力主要均匀地在纤维增强塑料层中。要施加的压缩力的水平特别取决 于金属层和纤维增强塑料层的特性，并可以由本领域技术人员很容易 地确定。当在本申请中介绍为纵向方向时，应当知道是在层压材料平 面中的拉长或预应力方向。本领域技术人员能够很容易地确定该纵向 方向，其中，它特别取决于加压装置的几何形状。

通过优选实施例的方法获得特别有利的机械特性，由此，层压材 料沿厚度方向加压，且压缩力为这样，即沿纵向方向施加在层压材料 上的拉伸在0.1％和2％之间。更优选是，该拉长在0.2％和1.4％之间， 更特别是在0.3％和0.7％之间。在本发明方法中，施加在层压材料上 的平均拉伸可以由本领域技术人员估算，如本申请后面更详细所示。