[发明专利]一种部分固化的复合材料组件的制备方法

说明书

本发明提供一种制备部分固化的复合材料组件的有效方法，所述复合材料组件意在与其他一个或多个组件连接以形成复合结构，以及制备该复合结构的方法。所述复合叠层(11)的部分固化通过使用含有导热元件(21,22)和绝热元件(23)的模具、并对该模具进行加热和施加压力实现。所述导热元件(21,22)用于将热量传递到所述复合叠层(11)或使热量从所述复合叠层(11)散失。所述绝热元件(23)用于防止热量传递到所述复合叠层(11)或防止热量从所述复合叠层(11)散失。

技术领域

本发明涉及一种制备部分固化的复合材料组件的方法以及利用部分固化的复合材料组件制备复合结构的方法。

背景技术

复合材料组件是由不同独立的板在一定温度下粘结在一起形成固态化的层压制品。每一层由纤维和树脂的混合物组成。在达到其固化温度之前，树脂在层内和层间流动。

复合材料组件层压制品在航空工业和其他工业广泛应用。

在传统制备工艺中，复合材料组件结构的组分是分别制备的，然后被结合或组装在一起形成该最终结构。

有三类技术可用于制备最终复合材料组件结构而无需使用铆钉作为连接各组分的工具:共固化未固化的组分，将固化的组分与未固化的组分粘接，以及将固化的组分彼此粘接(二级粘接)。

从结构的角度看，共固化技术是最佳选择，但此技术要求复杂的工具来处理未固化组分。

解决此问题的一个已知途径是使用部分固化的复合材料组件组分，因为它们比完全未固化的组分容易掌控。

在一种已知的用于制备具有两个固化区域的板材的方法中，待加工复合材料组件体被放置四个半硬膜之间的一个双腔模具中，然后通过引入该腔体的流体向待加工复合材料组件体施加温度和压力(详见www.quickstep.com.au/)。

该方法的缺点是需要复杂而昂贵的工具，特别是制备部分固化的大型复合材料组件组分时。

本发明是针对该问题的解决。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种制备部分固化的复合材料组件的有效方法，所述部分固化的复合材料组件意在与其他一个或多个组件结合来形成复合结构。

本发明的另一个目的是提供一种用由上述方法制备的部分固化的组件来制备复合结构的方法。

根据本发明的制备部分固化的复合材料组件的方法包括：

-在模具内放置一复合叠层(composite layup)，所述模具包括导热元件和绝热元件，设置所述导热元件为能将热量传递到复合叠层的那些将被完全固化的部位，或设置所述导热元件为使热量从所述复合叠层那些将被部分固化的部位或保持非固化的部位消散，设置所述绝热元件为防止热量传递到复合叠层的将部分固化或保持不固化的那些部位，或设置所述绝热元件为防止热量从复合叠层的将被完全固化的那些部位散失；

-对所述模具施加热和压力。

在考虑所制备的复合零件的几何形状以及其不同部分的所需固化程度的情况下，对导热和绝热元件进行适宜组合，使得能对所述模具施加预定的压力和热的循环以实现所需结果。特别地，可适当控制固化部分和未固化部分之间的过渡部分的尺寸。

有利的是，所述导热元件和绝热元件为刚性元件。这有利于所述模具的制备以及控制所述复合叠层不同部位热量的散失。

有利的是，通过机械压力装置诸如压力板对所述模具的两相对面施加压力。前述的模具结构允许所述具有两相对面的模具配制为与所使用的压力装置相适应。

有利的是，在一个方向施加热，例如在所述模具的一侧施加热。这简化了所需要的工具。根据所要制备的组件，可以在整个模具或仅该模具的一个元件施加热。