[發明專利]用于形成成形的預成型物的方法

有效

• 申請號: 201380058507.6
• 申請日: 2013-12-19
• 公開（公告）號: CN104812556A
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發明（設計）人: 羅伯特·布萊克伯恩;詹姆斯·伊斯伯瑞;山繆·希爾
• 申請（專利權）人: 塞特工業公司
• 主分類號: B29C70/44
• 分類號: B29C70/44;B29C70/54;B29B11/16
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 劉鋒

背景技術

近年來，在如航空太空與汽車工業中使用纖維增強的聚合物復合材料已變得愈加盛行。這些復合材料在惡劣環境中展示高強度以及抗腐蝕特性。另外，當與由金屬建構的類似部件相比時，這些材料的輕質特性尤其有利。

纖維增強的聚合物復合材料在傳統上由預浸體制造，所述預浸體由用如環氧樹脂的可固化基質樹脂浸漬纖維形成。預浸體中的樹脂含量相對較高，通常為20重量％到50重量％。多層片預浸體可切割成適于鋪疊的尺寸，接著隨后組裝并且在模制工具中成形。在預浸體無法容易地調適成模制工具的形狀的情況下，可對預浸體加熱以使其逐漸變形成模制表面的形狀。

最近，纖維增強的聚合物復合材料通過使用液體模制工藝制造，所述工藝涉及樹脂灌注技術，其包括樹脂轉注模制(Resin?Transfer?Molding；RTM)、液體樹脂灌注(Liquid?Resin?Infusion；LRI)、真空輔助樹脂轉注模制(Vacuum?Assisted?Resin?Transfer?Molding；VARTM)、柔性模具樹脂灌注(Resin?Infusion?with?Flexible?Tooling；RIFT)、真空輔助樹脂灌注(Vacuum?Assisted?Resin?Infusion；VARI)、樹脂膜灌注(Resin?Film?Infusion；RFI)、受控大氣壓樹脂灌注(Controlled?Atmospheric?Pressure?Resin?Infusion；CAPRI)、VAP(真空輔助工藝)、單線注入(Single?Line?Injection；SLI)和恒壓灌注(Constant?Pressure?Infusion；CPI)以及其它技術。在樹脂灌注工藝中，首先將干燥粘合纖維配置在模中作為預成型物，隨后直接原位注入或灌注液體基質樹脂。如本文中所用，術語“經粘合的”意謂已施加粘合劑。預成型物通常由一或多層(例如層片)以堆疊配置組裝的干燥纖維材料組成，其中在樹脂灌注之前，通常使用粉末、網紗或膜粘合劑來維持所要的幾何形狀。在樹脂灌注之后，根據固化循環固化用樹脂灌注的預成型物以提供最終復合物品。樹脂灌注不僅用于制造形狀復雜的小部件，而且現亦用于制造飛機的大部件，如整個機翼。

在樹脂灌注中，制造打算用樹脂灌注的預成型物為關鍵要素-預成型物在本質上為等候樹脂的結構部件。過去通常使用手工鋪疊來形成具有精細的幾何形狀的復合預成型物。然而，此被視為具有在部件之間存在變化的高風險的費時操作。因此，仍需要改良干燥纖維預成型物的制造以供后續樹脂灌注。

發明內容

本發明涉及在樹脂灌注之前干燥預成型物材料的成形。待成形的起始材料為干燥、粘合、纖維材料的預成型物坯料(例如扁平薄片)。所述成形工藝為真空成型工藝，其依賴于控制真空壓力和變形速度來產生具有三維配置的成形的預成型物。本文所述的成形工藝的目的為使高度可控的工藝能夠替代常規的手工鋪疊操作。

附圖說明

圖1A到1D說明根據一實施例用于使扁平預成型物成形的真空成型工藝。

圖2A到2C說明經中間切削加工步驟制造成形的預成型物的方法。

圖3展示根據一個實例含有用于使預成型物成形的模的模具外殼。

圖4說明用于形成具有L形橫截面的預成型物的裝置。

圖5展示通過實施圖4中所說明的裝置所制造的表示縱梁部分的成形的預成型物。

具體實施方式

待成形的預成型物坯料為由多個以堆疊配置組裝的纖維層(或層片)構成的扁平薄片。通過使用粘合劑粘結使預成型物的纖維層固持在適當位置(亦即“穩定”)以維持對齊且穩定的纖維層。通過使用粘合劑，在儲存、運輸和處理期間，可防止干燥纖維材料磨損或扯斷。此外，基質樹脂的注入或灌注可能需要加壓注入，其可能造成纖維的局部位移或預成型物不穩定。因此，在此加壓注入期間，粘合劑將纖維固持在適當位置。

本文所用的術語“穩定”或“穩定的”意謂多片、多層或多層片的纖維層或織物的穩定，使得其可被成形或變形而不磨損、拆散、扯斷、彎折、起皺或以其它方式降低纖維層或織物的完整性。

真空成型工藝