[其他]纖維增強空心結構及其制作方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 86105307
• 申請日: 1986-08-11
• 公開（公告）號: CN86105307A
• 公開（公告）日: 1987-04-01
• 發(fā)明（設計）人: 理查德·木扎明·弗里曼
• 申請（專利權）人: 布德公司
• 主分類號: B27N5/02
• 分類號: B27N5/02
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 王皖秦

纖維增強復合材料拉制成型工藝已經用于生產橫截面相等的空心構件了。然而，很多使用空心部件的結構要求這些部件具有可變截面的幾何形狀以及部分彎曲、扭轉和接縫。像汽車的空間結構，飛機的機身，以及類似的產品就可以歸屬于這種空心部件。

至今，這種空心部件或結構通常用一個核心材料做芯模來制造。如果核心材料要保留在已成型的構件之中，就用一種輕質的氨基甲酸乙酯泡沫材料做芯模，加工或鑄造成合適的幾何形狀。如果要除去核心材料可以在空心構件固化后把這種核心材料溶解或熔化掉。

當用核心成型時，復合材料要么用樹脂預先浸透濕著使用，要么就干著使用。當增強復合材料干著使用時，就在合模之后用泵把樹脂注入增強復合材料當中。

有時候用可膨脹好的模具來固化直升飛機旋翼的外蒙皮。在這種情況下，要使用予先浸好樹脂的纖維增強材料，可膨脹模具就必須精心制作成規(guī)定的尺寸和形狀。

本發(fā)明的一個目的就是要提供改進的纖維增強結構及其生產方法。

本發(fā)明的另一目的是提供一個在非關鍵性尺寸的地方用可膨脹氣囊作為芯模的改進了的方法。

按照本發(fā)明提出了一個具有剖面變化，彎曲，扭轉和帶接縫的空心纖維增強構件。這種構件的成型方法包括有這樣幾個步驟，沿著可開合的外模具內表面鋪上纖維材料，將一個作為芯模的可膨脹氣囊放在這些纖維之中，合上外模，氣囊充氣使纖維材料緊貼外模的內壁，再將樹脂注入纖維材料中去，然后將帶樹脂的纖維材料固化便制成了纖維增強構件。

讀了下面的說明和權利要求并結合附圖，內行就可以明了本發(fā)明的其他目的和優(yōu)越性。

圖1是一個可以用本發(fā)明所述的方法制造出來的形狀不規(guī)則構件的等比例圖。

圖2-7說明了按本發(fā)明構成圖1所示構件方法的步驟。圖7是圖1中沿7-7線所取的剖面。

參見圖1，結構10表示了一個汽門框架的一部分。這個框架包括接縫，例如接縫12，彎曲面例如面14，和像圖7中16那樣的不規(guī)則截面區(qū)。制造整體固化的構件10是預先鋪設的若干未浸樹脂的纖維片，18和20就是其中兩塊，接著制模，注入樹脂和固化等幾個步驟來完成的。空心區(qū)22延伸進結構10中。

參見圖2，表示一個外模的鋼性下部24。這個下模24要做成被成型的結構或零件，例如圖1中的構件10的樣子。

參見圖3，把干纖維材料，例如可以是玻璃纖維增強的材料預先沿著底模24的內壁26鋪放好。當截面特別深時，用手工預放的纖維材料可能不止一片，在圖示的實施例中就用了三片纖維材料28，30和32。然而，有時也可能只需用一片，甚至使用予先成型的材料，例如一塊予制件把纖維材料預先成型。

參見圖4，整個鋼性外模34包括有形狀不規(guī)則的底模24和一個上模36。具有上下模的外模34應當可以用常規(guī)的方法使上下模36和24方便地打開和合攏。

在上模36上也預先鋪上纖維材料38。在模具34合模之前放上可膨脹的氣囊40。氣囊可以由42和44兩塊組成，它仍是按照結構10的形狀和尺寸裁成相適應的形狀和尺寸以后再合在一起的。氣囊40可以用塑料或其它合適的彈性材料制成。圖4示出的氣囊40是局部膨脹的，盡管在實際中42和44兩片在膨脹前可以是平貼在一起的。而圖示的上模36是平面的，它也可以具有像下模24那樣不規(guī)則的形狀并在其中予先放置纖維材料，放置方法與前述向下模放置的方法相同。圖4中所示的例子雖然表示出可以做出一個有凸邊的另件，不過用這樣的工藝過程同樣可以做出沒有凸邊的空心零件。

圖5示出了像給氣球打氣那樣將空氣或其它適當的氣體或介質，例如壓縮微球，從壓力源通過導管44打入氣囊40，使氣囊膨脹，從而對預先鋪設在外模34內壁上的纖維材料產生壓力。氣囊40在下一步操作中起到芯模的作用。

參見圖6，樹脂在壓力下通過管道48被擠進去，使氣囊40和外模34之間的纖維材料浸在樹脂里。從纖維材料處到大氣有一個放氣口50，以保證樹脂在壓力下浸潤纖維時在纖維材料中不出現(xiàn)氣孔。樹脂成模的大致的工藝過程（RTM）在這一行業(yè)中是盡人皆知的。

用樹脂浸潤了纖維材料以后，下一步便是固化過程，可以在室溫下固化，也可以用比室溫高的溫度固化，這取決于所選用的固化劑。這個溫度包括樹脂在壓力下對纖維材料的加熱。固化以后便完成了構件10的成型過程，隨后可以打開外模34取出構件。按要求氣囊可以很容易地取出或留在原處，這都取決于另件的復雜程度、氣囊材料以及樹脂。