[发明专利]用可收缩模具制造复合材料结构的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制造由涂层与封闭截面加强件形成的、由复合材 料制造的、特别可用于航空机身的结构的方法。

背景技术

重量是航空工业中的一个重要方面，因此由复合材料制造的优化结构 胜过金属材料。

自动碳纤维包边机(taping machine)是相对于手工操作的巨大发展。这 些机器具有压制要被包边的表面的头，所以所述表面必须反抗所述力。

将前述方面应用到航空机身导致以操作的最低数量将仪表板与它们的 加强件结合，并且导致使所述加强件最优化。

封闭截面的加强件通过加入相对于加强件更低的重量而允许获得更强 的结构。此类型的加强件的结合使制造方法变复杂，因为它需要加强件内 部的模具以允许料件的包边和复合材料的固化，以及在意欲所述加强件是 中空的情况下，从加强件内部移除加强件。

用于制造所述结构的方法是已知的，其中，刚性的元件被引入加强件 部分的内部，以反抗包边压力和复合材料固化压力。

这些方法是昂贵的，因此希望得到更有效率的方法，此目标通过本发 明实现。

发明内容

在第一方面中，本发明提出了一种以复合材料制造加强结构的方法， 所述加强结构由外部涂层和多个加强件形成，所述加强件的横截面具有不 连续(broken)的轮廓线，并且至少一个凸缘接合到所述涂层上，所述轮廓 线限定了内部开口，其特征在于，它包括下列步骤：

-提供成型模具，所述成型模具在加强件的侧面上拥有具有与所述结 构的形状类似的形状的外表面，包括用于容纳加强件的榫眼。

-提供辅助的压入式阳模，所述辅助的压入式阳模由能够承载(carrying) 它们的体积，以与加强件的内部开口类似的几何形状成型并且用适于使复 合材料固化的膜涂敷的惰性材料的容器组成。所述惰性材料，例如砂，必 须是可压紧的，具有或没有粘合剂，以对它提供所需的形状，并且依次地， 所述容器必须允许易于部分或全部抽出所述材料。

-提供处于新的(fresh)或固化状态的加强件；

-将加强件布置在模具的榫眼中，使它们适合榫眼的几何形状，并且 将辅助的压入式阳模布置在所述加强件的内部开口中，使其适合它们的几 何形状。在此步骤中，辅助的压入式阳模帮助固化膜，以使固化膜本身适 合每一个加强件的内部几何形状。

-在由模具、加强件以及辅助的压入式阳模形成的表面上层压所述外 部涂层。成型模具和辅助的压入式阳模反抗层压力。

-使加强结构固化。

-在通过抽出其惰性材料而减小它们的体积以后，移除辅助的压入式 阳模。

-从模具分离固化了的加强结构。

在第二方面中，本发明提供了一种用于以复合材料制造的由外部涂层 和多个加强件形成的加强结构的方法，所述加强件的横截面具有不连续的 轮廓线，具有至少一个凸缘接合到所述涂层上，所述轮廓线限定了内部开 口，其特征在于，所述方法包括在所述固化工序和随后的从所述结构移除 成型模具的步骤以前的前述方法的步骤。即，与前述方法的基本区别在于， 在固化以前，从成型模具移除所述结构。

在第三方面中，本发明提供了用于前述方法的辅助的压入式阳模，在 所述辅助的压入式阳模中，所述惰性材料是颗粒状材料，例如砂。

本发明的一个优点在于，它有助于制造其中加强件的截面和面积在纵 向上变化，并且甚至在一个或两个末端中具有比中间截面更小的尺寸的结 构，因为所述辅助的压入式阳模可以被成型以便适合它。

另一个优点在于，它有助于使用具有压制包边头的机器，因为所述辅 助的压入式阳模提供了在加强件内部的用于反抗所述头的力的基底。

文件US 6,613,258公开了一种用于航空器机身部分的大尺寸部件的制 造方法，所述部件包含壳体和加强件，由复合材料制成。一旦已经通过铺 砌、固结和成型而单独地制成加强件，就将这些加强件放置在模具上，同 时制造壳并且通过扩散焊接将其装配到加强件上。

文件US 2004/0070108公开了一种使用框架和可加压型模(form)制造 复合结构的方法。这些型模限定复合结构的内部构件，而框架限定它的外 部表面。因而将复合材料在型模周围缠绕，然后将这些型模放置在框架中。 在此之后，向型模加压，并且复合材料被共-固化在一起。