[发明专利]用于处理纤维复合结构的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于处理纤维复合结构的方法，特别是由碳纤维强化塑料(CFRP)制成的结构。此外，本发明涉及用于将未硬化的纤维层连接到纤维复合结构的连接装置。

背景技术

尽管可应用到任意纤维复合结构上，对于本发明及其基础问题的更详细的说明是关于飞机结构的碳纤维强化塑料构件的。

因为减轻重量的原因，飞机的部件越来越多地用纤维复合材料，特别是碳纤维强化塑料(CFRP)制造。因此它们包括多层纤维叠层结构，这些纤维层借助于硬化的树脂基体(特别是环氧树脂基体)而相互连接。根据传统方法，为了生产这样的部件，多层浸渍纤维叠层被放在层压装置中。随后，例如通过暴露到更高的温度和更大的压力下而硬化树脂基体。

根据传统方法，部件被装入压力密闭的箔片袋中，借助真空泵将该袋的内部抽真空。这样装好的部件然后被插入到高压釜内，部件在那里被暴露到高压下。

公开的专利申请US2007/0080481描述了一种用于生产纤维复合部件的方法，其中膨胀元件和复合材料一起被插入到可关闭的容器中。该容器被关闭并且膨胀元件被暴露到过压下，该过压将复合材料压抵在容器的外壁上。

在对这种纤维复合部件进行修整工作的情况下，例如为了改正缺陷、为了修补损伤或者为了修改该部件，在传统工作过程中，预浸渍纤维层(预浸料坯)依靠胶带固定在部件的要被处理的表面上，并被诸如真空袋的压力密闭膜覆盖。在该膜下包住的区域被抽真空，并且部件被插入到高压釜中，部件在那里被暴露到用于硬化的高压下。

对于对部件进行小的、局部范围的修整工作，此时也会产生问题，即，必须提供足够大而能容纳整个部件的高压釜。这导致相当大的费用产生，特别是对例如机身壳体或机身的加强部件的相对较大的部件，如果不得不重复错误的修整工作，费用会以倍数增大。如果现有的足够大尺寸的高压釜因为其他目的而被占用的话，由于等待而使时间损失。另一个缺点是，在大多数情况下，在高压釜中的硬化期间，这些部件不得不被再重新插入到装置中，而它们就是在该装置中制造的。在修整工作期间，该装置无法用于生产运行。并且，在对安装好的组件进行修整工作的情况下，如果它们太大或者如果它们包括例如会被高压损害的电子设备，则不能将这些组件插入到高压釜中。

如果在不应用高压釜的情况下硬化纤维层，以及如果因此仅仅在膜下包住的区域被抽空，则纤维层暴露到0.8-0.9巴的在内压和外压之间的最大压差中。在这些压力状况下，粘合膜容易产生小孔，使部件的稳定性变差并且在质量检查所要求的超声波探伤中导致错误显示。

DE4019744A1公开了用于在纤维复合结构的修补工作期间施加压力的橡皮图章。然而，由于局部压力分布不均，这样的机械夹持元件的应用经常导致硬化纤维层厚度不均，因而导致修整工作的精度不足。另外，DE4019744A1还公开了将钟形顶放置在覆盖修补位置的膜上，并且然后在修理位置上在钟形顶中施加过压。然而，由于过压会产生倾向于驱动该钟形顶和该膜彼此远离的力，难以可靠地密封钟形顶和膜之间的接触线。此外，该方法不能应用在其中不希望用箔片或膜来覆盖修补位置的情况中。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种可靠的用于处理纤维复合结构的方法，其允许不应用高压釜而将未硬化的纤维层连接到纤维复合结构的同时保证有高的材料品质和精度。

根据本发明，实现该目的是通过用于连接未硬化纤维层到纤维复合结构的包括权利要求1的特征的连接装置，其中该纤维层布置在纤维复合结构的表面段，以及用于处理纤维复合结构的包括权利要求14的特征的处理方法。

本发明的基本原理是在压力区域内提供更高的压力，该压力区域被连接在一起以形成压力垫的压力帽以及压力密闭帽垫限制，其中所述压力将帽垫压抵布置在纤维复合结构的表面段上的纤维层。这允许通过该膜施加表面压力到纤维层上，例如在诸如传统方法期间在加热施压中，压力被施加到未硬化的纤维层上，并以此使纤维层硬化。因为是均匀地施加压力，在硬化后，将得到精确的、均匀厚度的纤维层。

因为压力帽和帽垫以压力垫的形式彼此连接，能够可靠地密封压力区域而不管表面段的几何形状和是否表面段被气密箔片或膜覆盖。此外，本装置的操作简单并有效，因为连接装置可以被移到不同的表面段而不用中断压力区域的密封。