[发明专利]制造包括腹板和至少一个凸缘的复合材料零件的方法

说明书

一种用于制造包括腹板(2)和至少一个凸缘(3)的复合材料零件(1)的方法，包括以下阶段：铺设阶段，其中，铺设取向不同的多个堆叠(9)，包括取向为0°的堆叠，以获得具有包括外轮廓(6)和内轮廓(7)的边缘的平层压板(4)，所述平层压板(4)还包括至少一个曲率半径小于10m的区段(11)，以及成型阶段，包括在所述平层压板(4)上沿折线(5)形成折叠(8)，以生成与腹板(2)成角度的凸缘(3)，所述成型阶段另外包括向所述取向为0°的堆叠施加压迫张力，以避免褶皱的出现，所述取向为0°的堆叠至少部分地位于曲率半径小于10m的所述至少一个区段(11)中的所述平层压板(4)的所述折线(5)与所述外轮廓(6)之间。

技术领域

本发明涉及一种用于制造包括腹板(web)和至少一个凸缘的复合材料零件的方法，并且尤其涉及一种用于制造航空工业中使用的包括腹板和至少一个凸缘的复合材料零件的方法，该零件例如机身框架，水平尾翼飞机(HTP)的弯曲梁、翼梁或翼纵梁。

背景技术

目前，结构完整性和高生产率是航空工业中的基本特点，航空公司之间的竞争是非常激烈的。

多年前，飞机主要或完全由金属部件建造，在机械特性方面提供了良好的性能，但缺点是在重量方面处于不利。

按航空工业对结构的要求，一方面，要能承受它们所受的负重，满足对强度和刚度的高要求，另一方面，要尽可能的轻，在主要结构中使用复合材料(如，碳纤维增强聚合物，CFRP)被越来越多地推广，因为相对于金属材料的设计，适当的应用所述复合材料可以实现有重要意义的重量减轻。

碳纤维增强复合材料很难适应弯曲的表面，在它们形成的过程中出现褶皱是很常见的。对于不需要明显的曲率的情况，由平层压板成型从而生成“C”形的工艺是可以实现的。常规的过程通常包括铺设预浸料堆叠(prepreg plies)以形成平层压板，用来产生“C”形的成型过程，以及最后的固化过程。在此过程中，如果物件中有弯曲，则褶皱的出现是很常见的。

如今，用来形成梁的“C”形轮廓的方法为热成型法(对于简单的“C”形轮廓)、压力成型法(对于更大的厚度和较小的曲率)和利用高级纤维布置(AFP)的3D技术的直接沉积(当曲率很高时；然而，这种技术有一些限制)。

这些方法可以制造经典的C形梁，但当曲率更高时，褶皱的出现使得该工艺失效。

EP 1775106 A1，称为“用于制造弯曲梁和其他弯曲物体的方法”，公开了一种用于生产复合材料物体的方法，包括以下步骤：

-将一个或多个预浸料坯(prepregs)放置在飞机表面上，形成纤维堆(fibrestack)；

-将纤维堆升起至成型工具，

-下沉成型(downforming)纤维堆，

-固化下沉成型的纤维堆，以及

-确定纤维方向，使得在将纤维堆升起至成型工具时，所有纤维都会与成型工具的一个边缘仅交叉一次。

在该文献中，纤维堆中的预浸料坯的纤维方向被取向成使得预浸料坯的纤维方向都没有发生与成型工具的曲线平行。然后可以以更简单的方式进行下沉成型。

WO 2010/056164 A1，称为“复合物件的形成方法”，公开了一种方法，其中，可以在工具上通过热成型形成物件，而不在物件中产生褶皱。在这种方法中，使用一定的堆叠次序以避免在通过热成型形成物件时起皱。将在工具的纵向方向上具有纤维的层、在工具的正交方向上具有纤维的层和具有工具的对角方向的纤维以特定的顺序设置在堆中以避免褶皱。然而，在某些情况下，成型期间内可能仍有一些问题，物件中会形成褶皱。