一種部分固化的復合材料組件的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種制備部分固化的復合材料組件的方法以及利用部分固化的復合材料組件制備復合結構的方法。
【背景技術】
[0002]復合材料組件是由不同獨立的板在一定溫度下粘結在一起形成固態化的層壓制品。每一層由纖維和樹脂的混合物組成。在達到其固化溫度之前，樹脂在層內和層間流動。
[0003]復合材料組件層壓制品在航空工業和其他工業廣泛應用。
[0004]在傳統制備工藝中，復合材料組件結構的組分是分別制備的，然后被結合或組裝在一起形成該最終結構。
[0005]有三類技術可用于制備最終復合材料組件結構而無需使用鉚釘作為連接各組分的工具:共固化未固化的組分，將固化的組分與未固化的組分粘接，以及將固化的組分彼此粘接(二級粘接)。
[0006]從結構的角度看，共固化技術是最佳選擇，但此技術要求復雜的工具來處理未固化組分。
[0007]解決此問題的一個已知途徑是使用部分固化的復合材料組件組分，因為它們比完全未固化的組分容易掌控。
[0008]在一種已知的用于制備具有兩個固化區域的板材的方法中，待加工復合材料組件體被放置四個半硬膜之間的一個雙腔模具中，然后通過引入該腔體的流體向待加工復合材料組件體施加溫度和壓力(詳見WWW, quickstep, com, au/)。
[0009]該方法的缺點是需要復雜而昂貴的工具，特別是制備部分固化的大型復合材料組件組分時。
[0010]本發明是針對該問題的解決。
【發明內容】
[0011]本發明的一個目的是提供一種制備部分固化的復合材料組件的有效方法，所述部分固化的復合材料組件意在與其他一個或多個組件結合來形成復合結構。
[0012]本發明的另一個目的是提供一種用由上述方法制備的部分固化的組件來制備復合結構的方法。
[0013]根據本發明的制備部分固化的復合材料組件的方法包括:
[0014]-在模具內放置一復合疊層(compositelayup)，所述模具包括導熱元件和絕熱元件，設置所述導熱元件為能將熱量傳遞到復合疊層的那些將被完全固化的部位，或設置所述導熱元件為使熱量從所述復合疊層那些將被部分固化的部位或保持非固化的部位消散，設置所述絕熱元件為防止熱量傳遞到復合疊層的將部分固化或保持不固化的那些部位，或設置所述絕熱元件為防止熱量從復合疊層的將被完全固化的那些部位散失；
[0015]-對所述模具施加熱和壓力。
[0016]在考慮所制備的復合零件的幾何形狀以及其不同部分的所需固化程度的情況下，對導熱和絕熱元件進行適宜組合，使得能對所述模具施加預定的壓力和熱的循環以實現所需結果。特別地，可適當控制固化部分和未固化部分之間的過渡部分的尺寸。
[0017]有利的是，所述導熱元件和絕熱元件為剛性元件。這有利于所述模具的制備以及控制所述復合疊層不同部位熱量的散失。
[0018]有利的是，通過機械壓力裝置諸如壓力板對所述模具的兩相對面施加壓力。前述的模具結構允許所述具有兩相對面的模具配制為與所使用的壓力裝置相適應。
[0019]有利的是，在一個方向施加熱，例如在所述模具的一側施加熱。這簡化了所需要的工具。根據所要制備的組件，可以在整個模具或僅該模具的一個元件施加熱。
[0020]根據本發明的制備復合結構的方法，包括:
[0021]制備第一復合疊層以及一個或多個第二復合疊層；
[0022]通過前述方法部分固化所述一個或多個第二復合疊層，而不固化那些要與所述第一復合疊層連接的部分；
[0023]組裝所述第一和第二復合疊層使得所述一個或多個第二復合疊層未固化的部分與所述第一復合疊層接觸；
[0024]對所述復合疊層的組裝件進行共固化。
[0025]該方法特別適于制造例如用T形或Ω形縱梁增強的飛機升力面的外皮，作為第一疊層的是外皮疊層，第二疊層的是縱梁疊層，所述縱梁的未固化部分為縱梁的腳部和縱梁的腹板的一部分。
[0026]本發明的其他特征和優點將通過結合附圖示例說明其目標的實施方案的詳細描述中顯而易見。
【附圖說明】
[0027]圖1為說明本發明的用于制備部分固化的平板的一個實施例的示意橫截面，示出了平板疊層和用于實施固化操作的工具的布置。
[0028]圖2為說明本發明的用于制備T形縱梁(stringer)的一個實施例的示意橫截面，示出了縱梁疊層和用于實施固化操作的工具的布置。
[0029]圖3為說明本發明的用于制備Ω形縱梁(stringer)的一個實施例的示意橫截面，示出了縱梁疊層和用于實施固化操作的工具的布置。
【具體實施方式】
[0030]制備部分固化的復合材料組件的方法
[0031]關于復合材料組件的某一部分的固化程度，在本說明書中，未固化的部分應理解為是固化程度低于20%的部分，固化部分應理解為是固化程度高于80%的部分，部分固化的部分應理解為是固化程度在20-80%之間的部分。
[0032]現將參照圖1描述本發明的用于制備中間部分固化并且兩側部分部分地固化的復合平板的方法的一個實施方案。
[0033]在第一步驟中，將復合疊層11設置在由鋼箱21和云母板23形成的模具中。
[0034]在第二步驟中，使用一個熱的上部壓板13和一個下部壓板15對所述模具施加熱和壓力。
[0035]用作導熱元件的鋼箱21和用作絕熱元件的云母板23被布置成，使得來自所述熱的上部壓板13的熱量穿過上部鋼箱21到達疊層11的中間部分，如圖1中的直箭頭所示，以實施固化。熱量還通過自身的疊層11傳送到疊層11的側部，但是該熱量的一部分通過下部鋼箱21而散失(箭頭D)。
[0036]這種布置使得能控制熱量應用到疊層11，因此疊層11的設置在上部鋼箱21和下部云母板23之間的中間部分被固化，設置在下云母板23和下部鋼箱21之間的側部除了在靠近中間部分的某些部分發生部分固化外保持未固化。
[0037]現將參考圖2描述本發明的用于制備T形縱梁的方法的一個實施方案，所述T形縱梁的腹板(web)的一部分固化