[发明专利]复合材料制构造部件的成形方法及复合材料制构造部件

说明书

技术领域

本发明涉及例如如槽形材或角材等那样地主要用于构造部件的复合材 料制构造部件的成形方法以及复合材料制构造部件。

背景技术

以往，例如作为飞机，汽车，船舶，火车等的构造部件，使用有热固 化性树脂复合材料或热可塑性树脂复合材料等纤维强化树脂复合材料。构 造部件的制造如下进行，即，通过将平板状地层积纤维强化树脂复合材料 而成的预浸料(プリプレグ)层积件按压在成形模(成形型)上而进行冲 压成形，对成形后的预浸料层积件进行热压处理(烘培)。

例如，在特开2000-271949号公报(专利文献1)中公开有如下技术， 即，在连续成形的整个工序中，通过对材料中的纤维持续施加张力，复合 材料中的作为加强部件的纤维不会反复波状地变形(起褶皱)，能够直线地 排列。

专利文献1：(日本)特开2000-271949号公报

构筑飞机等轻型构造物时所使用的复合材料制构造部件、即具有H型 截面或T型截面等的长纵材等不仅为长且大的形状，而且有的具有非可展 曲面。这样，若相对于具有非可展曲面的成形模按压平板状的预浸料层积 件而制作成形件，则具有发生褶皱或龟裂、不能得到优质产品的问题。

这里所谓的非可展曲面，是指在曲面中具有球面或双曲面这样的复合 曲率的结构，数学上通过曲面解析例如求出高斯曲率而求得。

上述问题是由于复合材料中作为加强部件的纤维的性质是不产生塑性 变形而不具有伸缩性而产生的。具体而言，在将预浸料层积件按压在成形 模上时，在相对于模形状而言纤维长度过长时产生褶皱，相对于模形状而 言纤维长度不足时产生龟裂。

另一方面，预浸料在与纤维方向不一致的方向上具有伸缩性。对于将 具有这样性质的预浸料以对应各层改变纤维方向的方式进行重合而得到的 层积件，要求在必要的方向上具有伸缩性，并且不降低热压处理后的最终 产品的强度。

为了解决上述问题，虽然也考虑使用上述专利文献1公开的技术，但 在成形模长且大的情况下，几乎不可能对材料中的纤维持续施加张力，不 能够作为有效降低褶皱或龟裂发生的方法而使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合材料制构造部件的成形方法以及复合 材料制构造部件，即使是具有非可展曲面的长大形状，也能够抑制纤维褶 皱的发生。

本发明的第一方面提供一种复合材料制构造部件的成形方法，通过将 平板状地层积预浸料而成的预浸料层积件按压在成形模上，成形为所希望 的形状，其中，包括制作工序和按压工序，在所述制作工序，通过将纤维 取向不同的多个预浸料平板状地层积而制作所述成形模用的预浸料层积 件，在所述按压工序将所述制作工序中制作的所述成形模用的预浸料层积 件按压在所述成形模上，在所述制作工序中，在所述褶皱发生部位或其附 近沿着有效抑制褶皱发生的方向将纤维取向与褶皱发生方向一致或近似的 被关注预浸料分割，使用分割后的预浸料制作所述预浸料层积件。

根据这样的复合材料制构造部件的成形方法，在纤维取向与褶皱发生 方向一致的预浸料或预浸料层积件所使用的预浸料中，对于纤维取向与上 述褶皱发生方向最近似的预浸料，在上述褶皱发生部位或其附近、在有效 地抑制褶皱发生的方向上对其进行分割，然后与其他的预浸料一同被层积。 由此，被分割的预浸料在分割部位能够提高预浸料的伸缩的自由度，因此， 能够抑制纤维褶皱的发生。由此，能够成形褶皱少的复合材料制构造部件。

本发明第二方面的复合材料制构造部件的成形方法，通过将平板状地 层积预浸料而成的预浸料层积件按压在成形模上，成形为所希望的形状， 其中，包括制作工序和按压工序，在所述制作工序通过将纤维取向不同的 多个预浸料平板状地层积而制作所述成形模用的预浸料层积件，在所述按 压工序将所述制作工序中制作的所述成形模用的预浸料层积件按压在所述 成形模上，在所述制作工序中，对相当于纤维取向与褶皱发生方向一致或 近似的被关注预浸料的褶皱发生部位或其附近的部位，沿着有效抑制褶皱 发生的方向部分地切刻切痕，使用切刻切痕后的被关注预浸料制作所述预 浸料层积件。