[发明专利]由纤维层的直线预制件制造复合材料弧形型材的方法

说明书

本发明的目的是提供一种由预浸渍纤维层的直线的预制件制造弧形型材的方法，所述方法包括：将层堆叠到可变形的心轴(22)上，并且将所述可变形的心轴(22)和堆叠的层沿着旋转轴线(X)的方向卷绕在弯曲工具(30)上，所述型材(10)包括N层的堆叠层，所述型材的至少一个第一部分(12)沿着垂直于所述旋转轴线的平面设置并且至少一个第二部分(14，16)平行于所述旋转轴线，其中，所述方法包括：将N层纤维堆叠在所述可变形的心轴(22)上，在单一的步骤中使夹在所述可变形的心轴(22)和所述弯曲工具(30)之间的N层纤维弯曲，以及聚合弯曲的所述N层纤维，所述弧形型材包括M层其纤维以A°定向的纤维层以及M+/‑5％层其纤维以‑A°定向的纤维层。

技术领域

本发明涉及一种由纤维层的直线预制件制造复合材料弧形型材的方法。更具体地，本发明涉及一种飞机机身框架的制造方法。

背景技术

根据图1所示的实施方式，飞机机身框架10是具有Z形截面的型材，该型材的被称作芯部12的中心部分形成完整的或部分的环。该型材包括第一翼状部14和第二翼状部16，第一翼状部14指的是设置在芯部12的内边缘区域上并垂直于芯部12的的内翼状部，第二翼状部16指的是设置在芯部12的外边缘区域上并且也垂直于芯部12的外翼状部。

在文献FR-2.928.295中描述了这种复合材料框架的制造方法。

根据该文献，首先，通过将三层预浸渍纤维堆叠在各自的顶部制成大致矩形的条带，每一层具有沿着某一方向定向的纤维，该条带包括具有不同纤维方位的层，具有处于30°方位的纤维的层，具有处于90°方位的纤维的层以及另一个具有处于150°方位的纤维的层。

然后，将纤维层的条带设置在由可变形的材料制成的心轴上，再在该心轴上被压紧以便于与其形状相适应。

该可变形的心轴能够在直线位置和曲线位置之间改变形状，但是存在不可压缩的或者在一定程度上不可压缩的横向截面。

接着，将设置在由可变形材料制成的心轴上的变形的条带与加热工具接触，该加热工具在其周边具有径向部分，该径向部分具有与心轴的横向部分互补的轮廓。在弯曲过程中，压紧该条带并使其经受温度上的增加。

在第一条带设置就位之后，切割三个预浸渍的纤维层的第二条带，再将其设置在另一个可变形的心轴上并压紧在心轴上。

然后，在由可变形材料制成的心轴上变形的第二条带与依然放置在工具上的第一条带接触，再相对第一条带压紧。

为了得到所需要的框架，如前所述，形成的组件聚合之前在各自的顶部将几个条带连接。

此外，在某些条带之间可以手动地增加以0°定向的纤维的条带。

这种操作模式并不是完全地令人满意的，由于以下原因：

首先，因为该型材是被逐步地制作的，必须使大量的条带变形并逐个地使其弯曲，所以实施过程是相当长的并且单调乏味。

其次，由于条带由预浸渍的纤维构成并且条带不能相对彼此顺利地滑行以校正它们的相对位置，故条带之间的相对定位难以实现。因此，在弯曲过程中难以确保两个条带的两个内翼状部、两个条带的两个芯部以及两个条带的两个外翼状部在框架的整体长度上完全地彼此接触。考虑到安装就位的难度，操作者必须干预许多次以试图手动地校正观察到的缺陷。

根据另一个缺点，当堆叠条带时，尽管内径值减小但外径值却增加，这意味着已经放置在弯曲工具上的条带和被连接的条带之间的差值引起被称作拱起(bridge)的缺陷，两个条带在曲率半径的底部没有紧紧地彼此贴平在一起。该缺点在聚合过程中引起一些不利地影响零件质量的波状起伏。

根据另一个缺点，不可能在条带一压紧就使条带弯曲而在预浸渍纤维层之间没有导致滑动，因此导致纤维的波状起伏或起皱。