[发明专利]复合材料制成的部件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及到复合材料领域，所述材料包括采用纤维结构增强的聚合物基体，特别涉及到这种材料在制造航空发动机或涡轮机部件时的使用。

背景技术

在航空领域，存在着需要降低发动机部件重量，同时保持这些部件的高水平机械特性。在多流路涡轮发动机中，构成伸入发动机的空气管路外形并在其内设有风扇转子的风扇机匣目前都采用复合材料制成。其包括位于上游和下游的金属箍，所述金属箍带有径向和横向外部凸缘，用来连接和安装到发动机的其它部件上，包括上游进气口外形和下游中间机匣。机匣支撑着各种部件并应能够挡住因风扇叶片断裂而产生的物体。

制造复合材料制成的部件(诸如风扇机匣)的方法包括在心轴上布置纤维结构件，该心轴的外形对应于需要获得的部件的外形。例如，通过三维编织可制造纤维增强件，纤维编织厚度为渐进的，如以申请人名义提出的专利申请EP1961923所述。纤维增强件采用管状纤维预成件来制作，预制件构成单一部件，其增强部分对应于机匣的凸缘。制造过程是，将所述结构部件进行压制，浸渍树脂，并将树脂聚合，从而获得所述部件。

本发明涉及一种制作方法，其中，浸渍纤维增强部件通过RTM注入法来实现，RTM为树脂传递模塑(Resin Transfer Moulding)的缩写。按照该方法，纤维结构件的外面被封包，与此同时，在带有加强几何结构的刚性模具中被压制，纤维结构件的形状对应于需要获得的部件形状，在机匣被抽真空后将树脂注入模具内。该模具包括构成纤维结构件的支架的第一部分和置于纤维结构件顶部的反凸模具(counter mould)。所述结构件通过将模具两个部分的壁彼此靠近而进行压制。

纤维含量是设计这种类型部件的重要参数。更确切地说，对于带有锥形管路和集成凸缘的机匣来讲，重要的是，管路部分和凸缘处的纤维含量较高。为此，要求根据部件的区域情况在不同方向应用压制应力，但又不影响模具的封闭，也不会损坏纤维增强结构的整体性。

对于这种部件来讲，现有技术的注入模具形式都无法在凸缘区域施加充足的压制应力。实际上，整体的反凸模具沿垂直于支架主表面方向移动，结果，支架的所有部分都不是有利地指向移动方向。从机械强度的角度来看，这会导致这些区域的纤维的最后一层不是很适宜。

发明内容

本发明的目的是提供一种制造圆柱形部件的方法，所述部件带有径向凸缘，可将纤维结构件压制后的纤维最高含量要求和纤维的最佳朝向得以结合。

该目标可以通过复合材料部件的制造方法来实现，所述复合材料采用由纤维结构件增强的聚合物基底构成，所述方法包括如下步骤：在构成模具表面的支架上设置纤维结构件，用反凸模具覆盖，将反凸模具靠近该支架表面而对所述结构件进行压制，然后在所述纤维结构件内注入聚合物基底，其特征在于，所述支架包括圆柱形部分和相对于圆柱形部分而径向朝向的壁，所述反凸模具包括两个部分，能够分别彼此相对移动，一个沿朝向圆柱形部分轴线方向移动，另一个沿朝向所述径向壁方向移动。

该发明方法的优点是，能够按照所要求的最终产品来布置和压制纤维。

只要纤维方向在模具壳体内处于为最适宜方向，该方法进一步的优点是可在这种加强布局中浸渍树脂。

另一个优点是，如果纤维增强件需要时，可以烘干到最终形状。

最后，管路和凸缘之间连接半径的几何形状也可以通过这种方法得到保证。

根据实施例，反凸模具包括主要部分，其形状与支架圆柱形部分的形状相互补，和带有第一壁的角部件(corner)，其形状与所述径向壁的形状相互补，位于反凸模具所述主要部分和支架所述径向壁之间，反凸模具和角部件的布置是这样的，即当反凸模具沿朝向圆柱形部分方向被移动时，角部件会沿朝向支架所述径向壁的方向垂直移动。

更具体地说，角部件的第二壁的形状与圆柱形部分的壁部形状相互补，所述圆柱形壁部毗连所述径向壁圆柱形部分，且有利的是，角部件的带有圆截面的壁部位于所述第一和第二壁之间。

为了更方便地实施该方法，在角部件的所述第二壁的下方布置了金属薄板，目的是改善角部件在纤维结构件上的滑动。

根据发明特性，反凸模具的中央部分包括相对于所述轴线而倾斜的壁部，所述角部件包括相对于所述轴线而倾斜的第三壁，所述壁部相互接触，这样，在反凸模具沿朝向圆柱形部分方向被移动时，角部件沿朝向所述径向壁方向滑动。

更具体地说，反凸模具采用至少两个筒形扇形体制成。根据优选实施例，支架包括圆柱形部分和径向位于圆柱形部分两侧的两个壁。后者构成机匣的凸缘。