[发明专利]用于形成成形的预成型物的方法

说明书

背景技术

近年来，在如航空太空与汽车工业中使用纤维增强的聚合物复合材料已变得愈加盛行。这些复合材料在恶劣环境中展示高强度以及抗腐蚀特性。另外，当与由金属建构的类似部件相比时，这些材料的轻质特性尤其有利。

纤维增强的聚合物复合材料在传统上由预浸体制造，所述预浸体由用如环氧树脂的可固化基质树脂浸渍纤维形成。预浸体中的树脂含量相对较高，通常为20重量％到50重量％。多层片预浸体可切割成适于铺叠的尺寸，接着随后组装并且在模制工具中成形。在预浸体无法容易地调适成模制工具的形状的情况下，可对预浸体加热以使其逐渐变形成模制表面的形状。

最近，纤维增强的聚合物复合材料通过使用液体模制工艺制造，所述工艺涉及树脂灌注技术，其包括树脂转注模制(Resin Transfer Molding；RTM)、液体树脂灌注(Liquid Resin Infusion；LRI)、真空辅助树脂转注模制(Vacuum Assisted Resin Transfer Molding；VARTM)、柔性模具树脂灌注(Resin Infusion with Flexible Tooling；RIFT)、真空辅助树脂灌注(Vacuum Assisted Resin Infusion；VARI)、树脂膜灌注(Resin Film Infusion；RFI)、受控大气压树脂灌注(Controlled Atmospheric Pressure Resin Infusion；CAPRI)、VAP(真空辅助工艺)、单线注入(Single Line Injection；SLI)和恒压灌注(Constant Pressure Infusion；CPI)以及其它技术。在树脂灌注工艺中，首先将干燥粘合纤维配置在模中作为预成型物，随后直接原位注入或灌注液体基质树脂。如本文中所用，术语“经粘合的”意谓已施加粘合剂。预成型物通常由一或多层(例如层片)以堆叠配置组装的干燥纤维材料组成，其中在树脂灌注之前，通常使用粉末、网纱或膜粘合剂来维持所要的几何形状。在树脂灌注之后，根据固化循环固化用树脂灌注的预成型物以提供最终复合物品。树脂灌注不仅用于制造形状复杂的小部件，而且现亦用于制造飞机的大部件，如整个机翼。

在树脂灌注中，制造打算用树脂灌注的预成型物为关键要素-预成型物在本质上为等候树脂的结构部件。过去通常使用手工铺叠来形成具有精细的几何形状的复合预成型物。然而，此被视为具有在部件之间存在变化的高风险的费时操作。因此，仍需要改良干燥纤维预成型物的制造以供后续树脂灌注。

发明内容

本发明涉及在树脂灌注之前干燥预成型物材料的成形。待成形的起始材料为干燥、粘合、纤维材料的预成型物坯料(例如扁平薄片)。所述成形工艺为真空成型工艺，其依赖于控制真空压力和变形速度来产生具有三维配置的成形的预成型物。本文所述的成形工艺的目的为使高度可控的工艺能够替代常规的手工铺叠操作。

附图说明

图1A到1D说明根据一实施例用于使扁平预成型物成形的真空成型工艺。

图2A到2C说明经中间切削加工步骤制造成形的预成型物的方法。

图3展示根据一个实例含有用于使预成型物成形的模的模具外壳。

图4说明用于形成具有L形横截面的预成型物的装置。

图5展示通过实施图4中所说明的装置所制造的表示纵梁部分的成形的预成型物。

具体实施方式

待成形的预成型物坯料为由多个以堆叠配置组装的纤维层(或层片)构成的扁平薄片。通过使用粘合剂粘结使预成型物的纤维层固持在适当位置(亦即“稳定”)以维持对齐且稳定的纤维层。通过使用粘合剂，在储存、运输和处理期间，可防止干燥纤维材料磨损或扯断。此外，基质树脂的注入或灌注可能需要加压注入，其可能造成纤维的局部位移或预成型物不稳定。因此，在此加压注入期间，粘合剂将纤维固持在适当位置。

本文所用的术语“稳定”或“稳定的”意谓多片、多层或多层片的纤维层或织物的稳定，使得其可被成形或变形而不磨损、拆散、扯断、弯折、起皱或以其它方式降低纤维层或织物的完整性。

真空成型工艺