[发明专利]包括至少一个曲率半径的复合材料零件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及包括至少一个曲率半径的复合材料零件的制造方法，例如弯管或U形截面增强件的制造方法。

背景技术

图1A和1B示出了具有U形截面的增强件10。如图2A和2B所示，该增强件10可以通过将预先浸渍过树脂的纤维层14堆放到凸形工具12上而得到。

利用铺设机器可以将这些纤维层14沿预定的纤维方向设置。

在设置完这些纤维层以后，再将由一个囊覆盖成的该组件引入一个加温加压炉中，经受加温加压循环，以便实现增强件10的聚合。在该聚合步骤期间，在囊上的外压可以达到7～10巴。这种压力的作用在于引起收缩，旨在在聚合期间去除各层之间以及纤维周围的空气。

作为说明，收缩引起零件厚度的减少约是其厚度的12～15％。

当用凸形工具支撑零件时，收缩造成纤维超出长度，特别是在曲率半径较小的区域处。由于纤维超出长度，所以在聚合以后，在曲率半径较小的区域处形成纤维的波纹，这样就会明显降低零件的机械特性。

因此，为了限制零件的机械特性或其它特性变差，所以在铺设期间，将纤维层14进行压紧。

根据图2A所示的称作真空压紧的第一实施模式，用一个囊16将设置在工具12上的纤维层14覆盖，在该囊的下面应用一个空气层。在铺设期间，设置的所有5～10层，要定期重复这种操作。这种实施模式会产生收缩，其聚合前超出的厚度大概是零件厚度的8％，这是不理想的。

根据图2B所示的称作加热真空压紧的另一实施模式，就像上述一样进行真空压紧，并且使用加热设备18将材料的温度升高到约80℃。即使这种实施模式能够改进真空压紧，但是由于这种具有加热的真空压紧会产生收缩，其聚合前超出的厚度大概是零件厚度的4％，这是不理想的，所以这种方案并不十分令人满意。

用于使收缩最佳化的一个方案可以在于在压紧期间提高温度。但是，因为高温导致树脂的流动性太大，因此由于树脂朝压得不太紧的区域迁移，使得小曲率半径的区域脱水，所以不考虑这种方案。

用于使收缩最佳化的另一个方案可以在于增加真空加热压紧的操作频率。但是由于重复加热循环，而这种加热循环导致树脂焓能增加，焓能的增加在聚合期间是不利的，所以这种方案并不令人满意。

此外，增加真空加热压紧的操作频率会导致生产量下降，并且导致生产成本大幅度提高。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的这些缺陷，提出一种通过堆放纤维层得到的复合材料零件的制造方法，这种方法可以在设置所述纤维层期间改进这些纤维层的收缩效果。

为此，本发明提供一种包括至少一个曲率半径的复合材料零件的制造方法，该方法在聚合步骤以前包括在一个工具上将预先浸渍过的一些纤维层设置在另一些纤维层上以及压紧所述这些纤维层的步骤，其特征在于反复施加局部作用力，以便覆盖曲率半径区域，在给定时刻，将作用力施加在比曲率半径区域的一半更小的区域上，从而在安置步骤期间局部压紧纤维层。

附图说明

通过阅读下面结合附图对仅作为例子给出的说明的描述将会更清楚地理解本发明的其它特征和优点，其中：

图1A是根据本发明方法得到的零件的一个例子的透视图；

图1B是图1A所示零件的横向剖视图；

图2A是说明根据现有技术压紧纤维层的第一实施模式的示意图；

图2B是说明根据现有技术压紧纤维层的另一实施模式的示意图；

图3是说明在一个零件的曲率半径处纤维有可能出现波纹的剖视图；

图4A-4C是说明根据本发明压紧纤维层的一个实施模式的示意图；和

图5是说明能够实施本发明的压紧纤维层的方法的装置的示意图。

具体实施方式

根据图4A-4C，在示出的凸形工具22上安置预先浸渍过的纤维层24，这些纤维层一些在另一些上，以便在聚合以后得到复合材料零件20。根据所示的实施例，该零件20沿横向剖面为U形型面。当然，本发明不限于这种型面，本发明适用于型面具有至少一个小曲率半径的其它零件。小曲率半径是指这样的一个半径：如果纤维层24在安置所述纤维层24的操作期间没有被压紧，则在聚合时，由于收缩，则纤维在该半径处会起波纹。

工具22不再详细说明，因为该工具根据所要制造的零件改变。此外，它是本领域技术人员公知的，并且可以与现有技术的工具12相同。

纤维层的数量、纤维的性能、纤维层的定向可以根据应用而改变。因此，这些要素不再描述。