[发明专利]一种复合材料部件的制造方法及其实施装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合材料部件的制造方法以及该方法的实施装置。

背景技术

航空制造业有采用复合材料来制造飞行器某些部件的趋势，例如制造组成机身外蒙皮的某些板材，用以降低机载质量。

由复合材料制造的部件包括由纤维加固的树脂基体。根据一种广泛应用的实施模式，纤维以一个或数个预先浸渍过热固树脂的编织或未编织的纤维折层形式出现，它们按照预先设定的纤维方向和一定的顺序依次堆放。作为一种变型，纤维可以不预先浸渍。在这种情况下，至少使用一个树脂薄膜。

为了强化复合材料部件，需要提高树脂聚合的温度。

本发明主要涉及一种在聚合时使用压实袋和高压釜的操作模式。文献FR-2.894.869或US-2009020645描述了这种用复合材料制造飞行器机身某一部分的制造方法。

图1示出了原有技术的装置。复合材料部件10置于一个密封工具12内，并盖上一个压实袋14，处在部件10周边的一个密封件16确保工具12和压实袋之间的密闭性。多孔织物18插入部件10和压实袋14之间。另外，一个未穿孔薄膜20插入部件10和引流织物18之间，聚合时薄膜能通气，但阻止树脂通过。还设有装置22，用于使工具12、压实袋14和密封件16所确定的容积形成真空。所述装置22包括例如至少一条通道24，或至少一个设置在密封件16周围的开口。

然后，整套装置放入高压釜中进行聚合循环，施加一个约7巴的外压(绝对压力是8巴)，相对真空约为-0.75至-0.85巴。

这个热循环主要包括第一阶段26，其温度约在135℃至150℃之间，在此期间树脂为液态，还包括第二阶段28，其温度约为180℃，在此期间出现树脂聚合。

如图2所示，在部件10上产生一个永远低于0，几乎是恒定的，约为-0.85巴的相对真空。

在整个热循环周期中，对工具、压实袋和密封件所确定的容积进行抽气来实现真空，使其含最少的气体，而外压确保部件的最大压实，以获得较好的纤维率。

在后面的说明中，所谓的孔隙率，就是孔隙容积与部件体积之比×100。

孔隙率是一个主要标准，用来衡量制作的带有树脂基体的复合材料整体件的质量。

然而，尽管采取了措施，聚合时仍会生成孔隙，孔隙率在专用区域内通常接近可接受的约3％极限值，这些专用区域应小于部件面积的1％。

在最不利的情况下，利用结构的计算和例外情况处理，部件还可以使用。

如果计算表明部件不能达到需求的应力，部件就被报废。

事实上孔隙率一般接近可接受的极限值，在这种情况下需要做计算程序和例外情况处理，这使得制作延迟难以预测。

为了降低部件与压实袋接触面之间的孔隙风险，文献FR-2.921.295提出一种改进型的引流系统，包括带孔的板，该板插入引流织物18和未穿孔薄膜20之间。

发明内容

本申请旨在提出另一种能够明显降低部件上孔隙率的解决方法。

为此目的，本发明涉及一种包含有嵌入树脂基体中的纤维的复合材料部件的制造方法，所述部件置放在具有至少一个柔性壁的第一安全罩内，所述方法一方面包括一个热周期，所述热周期主要包括第一温度下的第一阶段，其中树脂为液态，并变化成“凝胶”(聚合初期)，随后是高于第一温度的第二温度下的第二阶段，其中通过树脂的进一步聚合，部件发生固化；另一方面，包括第一安全罩外部施加的外压和第一安全罩内部产生的内压，其特征在于：在第一阶段，第一期中相对内压低于0巴，聚合初始前的第二期中相对内压高于0巴，以降低孔隙率。

附图说明

通过下面结合附图以示例方式给出的说明可以看出本发明的其他特性和优点，其中：

图1示出了实施一种复合材料部件的制造方法的装置的剖面图，

图2示出了根据现有技术聚合周期的示意图，

图3示出了根据本发明聚合周期的示意图，以及

图4示出了用于实施本发明的方法的变型装置的剖面图。

具体实施方式

在图4中示出了未聚合或未完全聚合的复合材料部件30。

众所周知，复合材料部件30包括嵌入树脂基体内的纤维。根据一种实施模式，纤维以一个或数个预先浸渍过热固树脂的编织或未编织的纤维折层形式出现，它们按照预先设定的纤维方向和一定的顺序依次堆放。作为一种变型，纤维可以不预先浸渍。在这种情况下，至少使用一个树脂薄膜。