[发明专利]与复合部件一起固化的纤丝紧固件

说明书

用于与复合部件一起固化的纤丝紧固件的系统和方法。一个实施方式是一种制造复合部件的方法。该方法包括将增强纤维层放置在工具上以形成待用第一树脂固化的复合材料的层压板、形成包括成束的纤维的纤丝紧固件，在成束的纤维周围具有一个或多个纹理元件、以及用与第一树脂化学相容的第二树脂涂覆纤丝紧固件。该方法还包括穿过多个所述层将纤丝紧固件插入所述层压板中，并且将所述纤丝紧固件固化在所述层压板中以通过第一树脂和第二树脂的粘合使层压板的多个所述层与纤丝紧固件的一个或多个纹理元件粘合，以形成具有抗分层性的复合部件。

技术领域

本公开涉及制造领域，更特别地，涉及复合部件的制造。

背景技术

复合部件，例如碳纤维增强塑料(CFRP)，由于其有利的强度重量比而被广泛用于航空航天和其他应用。复合部件可以通过铺设预浸料层或通过注入树脂的干纤维来制造。与机械地组装在一起的传统金属飞机部件相比，这些复合制造技术能够制造具有复杂形状的大型集成飞机结构，并且具有更高的强度、更轻的重量以及使用更少的用于装配的机械紧固件。

然而，复合材料部件容易分层，其中材料层或接合的组件断裂并分离。因此，在形成复合部件后，通常会用脱胶(disbond)紧固件来强化以防止分层。这些机械紧固件的安装是劳动密集型的，可能导致复合材料中的应力上升和微裂纹、增加飞机的重量、并在工厂流量关键时增加建造时间。因此，期望生产具有足够的抗分层性同时还减少了对传统脱胶紧固件的依赖性的复合结构。

发明内容

本文描述的实施方式提供了一种与复合部件一起固化的纤丝紧固件。纤丝紧固件的结构是轻质的线或柱，其直径足够小以分离部件的纤维而不是在将其插入未固化的部件中时切割纤维。另外，纤丝紧固件可在其周围包括纹理或被扭曲以形成螺钉状纤丝以使得与该部件的复合树脂系统结合的表面积更高，使得其去除涉及沿着该纹理或纤丝的某种类型的断裂。在固化过程中在复合部件内部硬化后，所述纤丝紧固件将整体形成在部件内以防止部件破裂和分层。与传统的脱胶紧固件相比，所述纤丝紧固件节省了制造和组装成本并提供了改进的平面外韧性和层间剪切强度同时减轻了最终部件的重量。

一个实施方式是一种制造复合部件的方法。该方法包括将增强纤维层放置在工具上，以形成待用第一树脂固化的复合材料的层压板、形成包括成束的纤维的纤丝紧固件，在成束的纤维周围有一个或多个纹理元件、以及用与第一树脂化学相容的第二树脂涂覆纤丝紧固件。该方法还包括穿过多个所述层将纤丝紧固件插入层压板中，以及在层压板中固化纤丝紧固件，以通过粘合第一树脂和第二树脂将层压板的多个层与纤丝紧固件的一个或多个纹理元件粘合，以形成具有抗分层性的复合部件。

另一个实施方式是复合层压板，其包括增强纤维层，该增强纤维层形成待用第一树脂固化的复合材料的堆叠、以及包括成束的纤维的纤丝紧固件，在所述成束的纤维周围有一个或多个纹理元件、以及与第一树脂化学相容的使纤丝紧固件饱和的第二树脂。纤丝紧固件被配置成穿过多个增强纤维层插入到所述堆叠中，并在堆叠中固化以通过第一树脂与第二树脂的粘合将堆叠的层与纤丝紧固件的一个或多个纹理元件粘合，以形成具有抗分层性的复合层压板。

又一个实施方式是一种包括纤丝紧固件的装置，该装置包括：包括成束的纤维的芯线、以螺旋形缠绕在芯线周围的纹理线、以及使纤丝紧固件饱和并使纹理线相对于芯线取向以形成螺旋状的纤丝紧固件的树脂。该纤丝紧固件被配置为穿过一层或多层铺为复合材料堆叠的增强纤维插入复合层压板中，并通过所述树脂在所述堆叠内固化以将各层与纤丝紧固件的纹理线结合在一起。

已经讨论的特征、功能和优点可以在各种实施方式中独立地实现，或者可以在其他实施方式中组合，其进一步的细节可以参考以下描述和附图。

附图说明

现在仅作为示例参考附图描述本发明的一些实施方式。在所有附图中，相同的附图标记代表相同的元素或相同类型的元素。

图1在说明性实施方式中示出一种复合层压板。