[发明专利]用于制造复合部件的方法

说明书

本发明公开了一种用于制造包括主体和一体凸缘的复合部件的方法，所述方法包括：向具有主体部分和凸缘成形部分的工具施加纤维增强材料以提供预成形件，所述预成形件包括：本体区域以及纵向相邻的凸缘区域。所述预成形件在两个纵向端之间总体上纵向地延伸；并且所述预成形件的末尾层片在最靠近所述凸缘区域的纵向端与层片内端之间总体上纵向地延伸，所述层片内端位于所述凸缘区域中或进入所述本体区域中一部分。在凸缘成形操作的过程中，所述凸缘成形部分与所述主体部分之间的相对移动引起所述末尾层片与所述凸缘成形部分之间的滑动移动，由此在所述凸缘的成形过程中在所述预成形件的至少所述凸缘区域中产生张力。

技术领域

本发明涉及一种用于制造具有主体和一体凸缘的复合部件的方法。

背景技术

复合材料越来越多地用于需要特定的材料特性组合的部件。具体地，比如碳纤维增强聚合物(CFRP)等复合材料由于其刚度大和重量小而通常被用于航空航天和其他行业中的部件。

往往希望制造具有凸缘的部件，比如在用于燃气涡轮机的外壳上、或用于机翼的翼梁的侧面上的环形凸缘。在用复合材料制造此类部件的情况下，凸缘的成形可能造成工程问题。例如，可能难以在带凸缘的模具上、尤其模具的主部分与凸缘之间的可能难以触及的弯部区域中铺叠复合材料。

GB 2486231中披露了一种用于制造具有一体凸缘的复合部件的已知方法，该文献披露了一种用于具有第一部分和可移动的第二部分的复合预成形件的环形模具。在模具上铺叠了单向复合带层片之后，在高压釜中加热该模具和预成形件，并且致动该可移动的第二部分使之径向地向外移动，由此使预成形件的覆盖在工具的可移动的第二部分上的端部区域变形，以形成凸缘。

在GB 2486231中，凸缘突然背离预成形件的圆柱形区域延伸，使得它们之间的过渡区域的截面看起来相对呈方形。换言之，在圆柱形区域与凸缘之间存在大曲率的弯部。在GB 2486231中，过渡区域的形状部分地由具有高曲率边缘(围绕该边缘来成形凸缘)的反作用成形工具(或凹形成形工具)限定。

还可能希望制造一种复合部件，在该复合部件中，在该部件的主区域与凸缘之间存在相对小曲率的过渡。例如，小曲率过渡可以减少部件的应力集中、并且改善其结构特征。在使用带凸缘的模具的情况下，可以在该模具上限定小曲率的过渡区域。然而，在使用具有可移动部分的工具来形成凸缘时，不能在工具的铺叠表面上预限定小曲率过渡区域，因为铺叠表面在铺叠构型中是基本上连续的。虽然可以提供反作用成形工具部分来在预成形件的外侧上限定过渡区域的轮廓，但是本申请人发现，所成形的部件的过渡区域可能不符合所希望的形状、或可能在这个区域中遭遇成形缺陷，比如在对准方面形成异面的褶皱、以及层片未对准。

发明内容

根据第一方面，提供了一种用于制造包括主体和一体凸缘的复合部件的方法，所述方法包括：向具有主体部分和凸缘成形部分的工具施加纤维增强材料以提供预成形件，所述预成形件包括：本体区域以及与所述本体区域接续的纵向相邻的凸缘区域，所述本体区域与所述部件的所述主体相对应，并且所述凸缘区域与所述部件的所述一体凸缘相对应；其中，所述预成形件在两个纵向端之间总体上纵向地延伸；并且其中，所述预成形件的末尾层片在最靠近所述凸缘区域的纵向端与层片内端之间总体上纵向地延伸，所述层片内端位于所述凸缘区域中或进入所述本体区域中一部分；引起所述凸缘成形部分与所述主体部分之间的相对移动，使得所述预成形件的所述凸缘区域变形以形成所述部件的所述凸缘；其中，所述凸缘成形部分与所述主体部分之间的相对移动引起所述末尾层片与所述凸缘成形部分之间的滑动移动，由此在所述凸缘的成形过程中在所述预成形件的至少所述凸缘区域中产生张力。

所述末尾层片终止于所述层片内端处。所述层片内端可以位于所述凸缘区域中、或进入所述本体区域中一部分，使得所述层片内端与所述预成形件的相反纵向端间隔开。所述预成形件的纤维增强材料终止于这两个纵向端处。

所述张力可以使得所述层片内端相对于相邻层片纵向地移动。所述相邻层片可以是在所述预成形件的厚度方向上相邻。