[發明專利]用于接合零件的層壓制件以及用于接合零件的方法和系統

在審

• 申請號: 201410432225.4
• 申請日: 2014-08-28
• 公開（公告）號: CN104416280A
• 公開（公告）日: 2015-03-18
• 發明（設計）人: 帕布洛·塞沃利亞加羅費;卡洛斯·羅蒙巴諾貢
• 申請（專利權）人: 空中客車營運有限公司
• 主分類號: B23K20/02
• 分類號: B23K20/02;B32B37/06;B32B37/10;B32B27/12
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 田軍鋒;魏金霞

技術領域

本發明涉及一種用于接合一對飛行器零件的方法。接合部在由包括樹脂基體和增強纖維的復合材料制成的第一固化零件與第二固化零件之間形成。

背景技術

飛機已大部分或完全由金屬部件構建，金屬部件在機械特性方面提供了良好的性能，但是，其缺點是還提供了太多的重量。

隨著航空公司之間競爭的增加，飛行器機架制造商探索改善特定的性能的新途徑，即，增加或保持結構特性并且針對金屬構造降低重量。

在本文中，措辭“復合材料”應理解為任何類型的材料，例如CFRP(碳纖維增強聚合物)，其包括兩個或更多個物理地可辨別的且機械地可分開的部分，這兩個或更多個部分不能溶解在彼此中。CFRP用于主要結構零件的優點在于實現了重要的重量減輕以及運營成本的降低。具有較大CFRP成分的第一飛行器為空客A320，其CFRP成分多于20％。

已經提出了在經濟上有競爭力的制造復合零件的方法，諸如過程的自動化，如預浸漬層合(ATL(自動鋪帶機)、AFP(自動鋪絲機))、切割、修整、NDT(非破壞性測試)以及其他。不同的CFRP制造方法(預浸漬、樹脂傳遞模塑、干燥纖維等)、新型聚合物材料等改善了復合材料的收益性。

總之，復合材料已經被證明滿足以下要求：

-重量減輕；

-成本有效；

-在飛行器條件下滿足結構需求；

-受益的成本/重量關系。

用于接合固化的復合材料零件的常規方法為特別地借助于鉚釘的機械結合。在現有技術中要解決的技術問題是如何避免在具有不同的固化零件的組件中使用鉚釘以在整個結構中減輕重量。

使用機械結合來接合兩個固化零件的另一缺點在于在要被接合的零件的表面之間由于其制造公差可能產生的任何間隙將必須通過墊片來填充，而墊片增加重量且使組件操作復雜化。因此需要提供一種能夠吸收將要被接合的零件的所述制造公差的接合部。

在本說明書中的以下術語定義為：

·共固化：通過單個的固化周期將提供的處于新鮮狀態(fresh?state)的兩個復合層壓制件接合的工藝。所獲得的接合部被驗證用于一級結構。

·共結合：通過固化周期和沿著層壓制件的接合表面施加粘合劑將提供的處于新鮮狀態的復合層壓制件接合至固化的復合層壓制件的工藝。所獲得的接合部被驗證用于一級結構。

·結合：通過粘合材料接合兩個固化的復合零件的工藝。該工藝未被驗證用于接合一級結構。

·機械結合：借助于諸如鉚釘或螺栓之類的緊固裝置接合兩個零件的工藝。所獲得的接合部被驗證用于一級結構。

在本說明書中，“一級結構”應被理解為這些結構的失效或者破壞將意味著飛行器在飛行時的災難性后果。因此，根據需求，這種結構的驗證比二級結構的驗證要求更高，二級結構的失效或破壞將不意味著飛行器在飛行時的災難性后果。

通過本發明要解決的另一技術問題是如何在避免使用鉚釘且仍然遵循一級結構的驗證的情況下接合一級結構。

發明內容

本發明提供了一種通過根據本發明的第一方面的層壓制件解決前述問題的解決方案，一種根據本發明的第二方面的用于接合兩個零件的方法，以及一種根據本發明的第三方面的系統。

在本發明的第一方面中提供了一種用于接合由復合材料制成的零件的層壓制件，該層壓制件包括：

·由粘合材料制成的第一層；

·與第一層相鄰的包括預浸漬的復合材料的第二層；以及

·與第二層相鄰的由粘合材料制成的第三層。

在本發明中，由預浸漬的復合材料制成的層將包括至少一層嵌入在樹脂基體中的增強纖維。

在層壓制件的第二層內的纖維的定向將根據將要施加至所獲得的零件的載荷來確定。

層壓制件適于接合零件，特別是已固化的由復合材料制成的零件。

在本發明的第二方面中提供了一種用于將由復合材料制成的至少兩個零件與根據本發明的第一方面的層壓制件接合的方法，該方法包括以下步驟：

·提供已固化的由復合材料制成的零件；

·將用于接合的層壓制件定位在兩個固化的零件之間，

·將壓力和溫度施加至包括至少兩個零件和層壓制件的整個結構，以使層壓制件被固化并且使至少兩個零件在所獲得的結構中被接合在一起。

兩個零件在對整個結構施加壓力和溫度以及接合層壓制件的第二層中的樹脂被聚合的步驟期間被接合在一起。

要接合的零件已固化的事實意味著零件具有足夠的剛度以能夠將施加至整個結構的壓力從外部均勻地分布至結合區域。