[发明专利]复合材料成形夹具及复合材料成形方法

说明书

实施方式的复合材料成形夹具(3)能够简单地成形具有中空结构的复合材料结构体O(O1，O2)，是向内部引导空气而使用的。该复合材料成形夹具3包括具有挠性的筒状体5和局部加强上述筒状体5的强度的至少一个刚体的板状体6(6A，6B)。另外，实施方式的复合材料成形方法能够简单地成形具有中空结构的复合材料结构体O(O1，O2)，使用上述的复合材料成形夹具3制作复合材料结构体O(O1，O2)。

技术领域

本发明的实施方式涉及复合材料成形夹具及复合材料成形方法。

背景技术

目前，作为以航空器结构体为首的结构体的原材料，使用着利用纤维增强树脂的玻璃纤维增强塑料(GFRP：Glass fiber reinforced plastics)及碳纤维增强塑料(CFRP：Carbon Fiber Reinforced Plastics)等的复合材料。

作为复合材料的成形方法，已知有：将使片状纤维含浸未固化的热固化性树脂的预浸料(プリプレグ)层叠，将预浸料的层叠体准备为成形后的形状之后，进行抽真空并加热固化的方法；根据成形后的复合材料的形状层叠片状的纤维之后，进行抽真空且含浸热固化性树脂并加热固化的RTM(Resin Transfer Molding，树脂传递模塑)法。预浸料利用烤炉或高压釜装置进行加热固化。此外，准备预浸料形状的作业为了与通过加热固化进行的复合材料的成形区分而称为赋形。

作为用于将预浸料或纤维层叠并进行赋形的夹具，设计有刚体的成形模具及囊袋等各种各样的夹具。作为具体例，作为用于在向外板(面板)安装了横梁(支撑物)的航空器的翼结构体中成形横梁的腹板的夹具，提出有通过利用硅橡胶片材连结GFRP的板可进行抽真空的形状保持件(例如参照专利文献1)。另外，作为用于进行抽真空的真空袋，提出有以能够重复使用的方式在具有柔软性的隔膜内封入刚体框架的真空袋(例如参照专利文献2)。

另一方面，作为成形用作航空器零件等的复合材料的框架的方法，还提出有如下方法：使用金属制的外模、合成树脂制或橡胶制的内模以及利用橡胶等的具有挠性的合成树脂形成的管状型芯，通过RTM法成形框架(例如参照专利文献3)。

航空器的翼结构体及机身结构体中采用将具有长条结构的加强部件安装于面板的复合材料结构体。作为面板的加强部件，除了支撑物之外，可举出肋(肋条)及纵梁(桁条)。在面板安装有加强部件的复合材料结构体为了抑制伴随零件的组装作业的制造成本及制造时间的增加，近年来未对每个零件进行加热固化，而是通过共固化成形而制造。共固化成形是将加强部件和面板同时加热固化的成形法。

在通过共固化成形来成形将加强部件安装于面板的复合材料结构体的情况下，分别制作加强部件用的预浸料的层叠体及面板用的预浸料的层叠体，组装预浸料的层叠体之后，进行加热固化，由此，制造复合材料结构体。或，也有时制作在面板上形成有加强部件的一体型的预浸料的层叠体并进行加热固化。

在安装于面板的加强部件的横截面为帽型的情况下，复合材料结构体成为中空结构。因此，需要将含浸未固化的树脂的纤维赋形成中空结构。因此，使用用于将含浸有未固化的树脂的纤维赋形成中空结构后进行抽真空并加热固化的各种各样的成形夹具。

用于成形将横截面为帽型的加强部件安装于面板的航空器用的复合材料结构体的现有的方法大致分为：在未设置加强部件一侧的面板的表面即面板的OML(outer moldline，外模制线)侧设置刚体的模具，另一方面，将设置加强部件一侧的面板的表面即面板的IML(inner mold line，内模制线)侧进行包装(バギング)而加载大气压的OML夹具方式；相反在面板的IML侧设置刚体的模具，另一方面，将面板的OML侧包装并加载大气压的IML夹具方式。

作为以IML夹具方式成形具有中空结构的复合材料结构体的方法的具体例，已知有在面板用的树脂与加强部件用的树脂之间即加强部件的内侧配置囊袋的方法(例如参照专利文献4)。囊袋为利用弹性体构成的袋，是注入空气而使用的可充气芯轴之一。IML夹具方式中，为了维持精度，也需要在面板的OML侧设置刚体的板之后进行包装。