[发明专利]在凸半径上层合复合带的方法

说明书

技术领域

本公开大体上涉及纤维增强复合材料层合件的制造，并且更具体地涉及在具有凸半径/弧形边的边缘上层合复合带的方法。

背景技术

诸如应用于汽车业、航海业和航天航天工业的那些复合材料层合件结构可以通过使用自动复合材料施加机器被制造，该机器通常指的是自动纤维铺放(AFP)机。AFP机可以被用于飞行器工业，例如，通过缠绕被称为“丝束”的分叉的预浸带的相对窄的条来制造结构构件和蒙皮组件，该条围绕制造工具或其它基底准直成较宽带。AFP机具有包括多个带控制模块的材料施加头，所述多个带控制模块在数值控制下的“实时(on-the-fly)”对齐、切割和铺放(通常六条或更多条)带条。带条以连续的边对边接触方式对齐以形成单个宽共形带宽，该宽共形带宽通过使用诸如压实辊或模座的压实设备抵靠工具被压实。

形成层合件结构的层片可以由具有不同纤维取向的层片制成，诸如0°、45°和90°层片，其中每个层片均由通过AFP机放置的多道带条的共形带宽形成。在一些情况下，根据部件的形状，基底(例如，工具)可以具有一个或更多个半径边缘，其中带条必须被施加且压实在该半径边缘上。然而，有时存在问题，以诸如45°角度将带条施加在具有相对尖锐的凸半径(诸如90°凸半径)的边缘上是必要的。随着压实设备以一定角度在半径边缘上移动时，刚铺放在半径边缘前面的带条的共形带宽的后边缘可以通过压实设备在半径边缘上的连续移动而被提升远离基底，从而导致层片的空隙或褶皱，这能够不利地影响完成结构的质量。

因此，存在一种需要，即在凸半径边缘上层合复合带的方法，该方法减少或消除由于在带已被铺放并压实之后的提升所造成的层片中的空隙或褶皱。

发明内容

所公开的实施例提供在相对尖锐的凸半径边缘上层合复合带的方法，其中带以纤维取向被施加，该纤维取向相对于凸半径边缘形成角度(诸如45°角度)。该方法在压实辊在半径边缘上横越时减少或消除刚铺放的带提升远离具有半径边缘的基底。

根据一个公开的实施例，提供在基底上的凸半径边缘上层合复合带的方法。该方法包含将基底上的材料放置头朝向凸半径边缘并且围绕凸半径边缘移动，以及随着材料放置头在基底上并且围绕凸半径边缘移动，将复合带条的带宽铺放在基底上，包括使用压实设备抵靠基底压实带条。该方法进一步包括通过围绕与凸半径边缘接触的带宽的后边缘来枢转压实设备用于阻止压实设备被提升离开铺放在凸半径边缘附近的带条。该方法还包括随着材料放置头围绕凸半径边缘移动，折叠带条的带宽。压实设备具有纵向轴线和沿纵向轴线位于压机设备的一端处的工具中心点，并且围绕带条的带宽的后边缘枢转压实设备包括围绕工具中心点枢转压实设备。铺放带条的带宽包括在基底上并排/侧对侧(side-by-side)铺放多条带条，并且枢转压实设备包括位于沿带宽的边缘附近的带条中的一条的某一点处枢转压实设备。随着材料放置头围绕凸半径边缘移动，枢转压实设备被执行。压实装置可以是具有旋转轴线的压实辊，该旋转轴线成角度地偏离凸半径边缘。在一个实施例中，压实辊的旋转轴线成角度地偏离凸半径边缘大约45°。在材料放置头围绕凸半径边缘移动的整个期间维持压实设备和基底之间的接触。

根据另一公开的实施例，提供在具有由半径边缘连接的两个表面的基底上铺放预浸纤维的方法。该方法包含以一定角度移动复合材料放置头穿过第一基底表面到半径边缘，并且在第一基底表面上铺放预浸纤维的带宽。该方法进一步包含围绕半径边缘将材料放置头从第一基底表面移动到第二基底表面，并且随着材料放置头围绕半径边缘移动，绕预浸纤维的带宽的一个边缘附近的点枢转材料放置头。该方法可以进一步包含材料纤维放置头以一定角度从半径边缘移动穿过第二基底表面至半径边缘，并且将预浸纤维的带宽铺放在第二基底表面上。将预浸纤维的带宽铺放在第一基底表面上包括以并排、边对边彼此接触的方式铺放纤维束的条，并且压实纤维束的条。材料放置头枢转所围绕的点位于预浸纤维的带宽的一个边缘附近的纤维束中的一条内。压实纤维束的条通过使用压实辊被执行，并且枢转材料放置头包括绕位于压实辊的一端附近的工具中心点枢转压实辊。该方法进一步包含随着材料放置头围绕半径边缘从第一基底表面被移动到第二基底表面，折叠预浸纤维的带宽。材料放置头到半径边缘的移动角度可以大约为45°。