[发明专利]生产复合材料填料的方法和设备

说明书

技术领域

本公开主要涉及制作复合材料结构，并且更具体地涉及一种生产用于填充这些结构中的间隙的填料的方法和设备。

背景技术

可通过将两个或更多构件连接在一起来制作复合材料结构。在一些情况下，在构件之间的接头区域中可能有一个或更多间隙，这会降低接头的强度。为了加强接头，以填料填充间隙，有时也将其称为半径填料、嵌片或填面。可由复合材料，诸如粘合剂、预浸料坯带或织物形成该填料。在一些情况下，由于邻接复合材料构件彼此会聚或发散，间隙的横截面可能沿其长度发生尺寸和/或形状变化。例如，复合材料蒙皮上的层板垫起、层板降落和/或榫接可导致蒙皮和叠置加强构件，诸如被附接至蒙皮的桁条之间的可变间隙。

过去，使用包括层压单向纤维预浸料坯带的手动接合/层合技术来具有可变横截面形状的填料，其中纤维方向平行于间隙的长度。要求多个处理步骤的这种手动层合技术是费力并且耗时的。另外，使用单向纤维加固的填料会经受运动，并且可能不能呈现期望抵裂纹程度。

因此，存在对一种生产复合材料填料的方法和设备的需求，该复合材料填料沿其长度具有可变横截面，其可靠并且可重复，并且其通过自动化制作过程而降低劳动力成本。也存在对上述方法和设备的一种需求，其中使用该方法和设备能导致具有改进的硬度、韧性和/或抵裂度的填料。

发明内容

所公开的实施例提供一种生产复合材料填料的方法和设备，该复合材料填料具有改进的韧性和强度，并且其降低生产具有沿其长度变化的横截面的填料所需的时间和劳动力。通过层压纤维预浸料坯（prepreg）层板实现改进的填料韧性和强度，其中层压层板具有变化的纤维取向。可通过自动化设备执行该方法，该设备生产期望长度和变化横截面形状和/或面积的层压填料。该设备允许将粘合剂自动地施加至填料的外部表面，而不需要手动劳动。可使用更少的处理步骤，更快并且以更可重复的结果生产复合材料填料。

根据一个公开实施例，提供一种生产复合材料填料的设备，其包括可旋转模具和用于使一堆加固带体/加强带穿过该模具的装置。该模具包括外围模具面，其适合使一堆带体形成期望的横截面形状。模具的横截面绕其外围变化。用于拉动该堆带体通过该模具的装置包括拉出器。该设备还可包括多个轴架以及引导器，该轴架每个都适合支持和分配一个带体，该引导器用于将从轴架分配的带体引导为一堆。该引导器可包括多个对齐狭槽，以用于分别将带体引导成该堆。该设备还可包括切割和添加装置，以用于切割从轴架分配的带体并且选择性地将分配的带体添加至引导器。该设备还可包括热滑道，以用于引导和加热通过模具形成的该堆带体。模具可基本为圆形形状，并且绕中心轴线旋转。模具面可包括至少一个第一圆周截面，其具有基本不变的横截面面积；以及第二圆周截面，其具有变化的横截面面积。该设备还可包括用于将预浸料坯层板构成的堆叠切开为多个预浸料坯带体的切开器以及用于将切割预浸料坯带体重新引导为堆叠关系的重新引导装置。

根据另一公开实施例，提供一种用于生产复合材料填料的设备，其包括：切开器，其适合将多层复合材料叠层切开为多个并排带体；以及重新引导装置，其用于将该并排带体重新引导为一堆。该设备还包括：成形模具，其用于使该堆复合材料带体形成期望的横截面形状；以及拉出器，其用于拉动该堆基本连续地通过该切开器、重新引导装置和成形模具。重新引导装置可包括滚筒，其用于改变复合材料预浸料坯带体相对彼此的取向。成形模具可旋转，并且包括具有绕其外围的可变横截面的基本圆形模具面。

根据另一实施例，提供一种制作具有沿其长度变化的横截面的复合材料填料的方法。该方法包括：形成一堆复合材料预浸料坯带体；通过至少一个模具进给该堆带体；以及使用模具形成该堆带体，包括随着该堆通过模具被进给而改变模具接触该堆的面的形状。改变模具面形状包括随着将该堆通过模具进给，旋转该模具。形成该堆带体包括从多个轴架相应分配复合材料预浸料坯带体，并且将该带体彼此对齐为一堆。

根据另一实施例，提供一种制作复合材料填料的方法。该方法包括：形成多层复合材料叠层；通过切开器和至少一个成形模具基本连续地进给该叠层；以及使用切开器，从而将该叠层切开为多个并排复合材料预浸料坯带体。该方法还包括：随着从切开器进给复合材料预浸料坯带体至成形模具，将该复合材料预浸料坯带体对齐为一堆；以及使用模具，从而使该堆复合材料带体形成填料。形成叠层可包括叠置具有至少两个不同纤维取向的单向纤维预浸料坯层板。