一种在待加固部件表面敷设加固件的实施方法 【技术领域】
本发明涉及一种 Ω 型中空加固件的实施方法， 以及该方法使用的一种型芯。背景技术
在航空领域， 人们使用加固件用以增强某些部件的机械特性， 例如构成机身的面板。 当待加固部件和加固件均为金属件， 在它们成型后会通过例如铆接或粘接的方式 被组装在一起。
为了降低有效载荷质量， 有趋势将金属部件替换成复合材料部件。
按照一种复合材料部件的组装技术， 型芯嵌入在待加固部件和加固件之间， 它们 在放置型芯时并未聚合， 但处于同一周期。
该型芯对维持尚未加强的部件处于理想位置直至聚合是必不可少的。
根据 FR-2.576.546 文献描述的第一种技术， 型芯来自一种集结块， 由型砂和一种 由酚醛树脂与一种诸如二异氰酸酯的硬化剂在存在催化剂如胺 ( 优选为液态 ) 的情形下相 聚合构成的粘合剂所组成。围绕着型芯形成一体后， 该型芯借助于有机溶剂进行解聚。
这种方案并不完全令人满意， 因为型芯不可再利用， 并且各部分还必须要进行销 毁。此外， 销毁产生的废物很难回收或循环利用。
文献 US-5.387.098 和 US-5.547.629 描述了可重复利用的型芯。
文献 US-5.387.098 描述了一个具有恒定截面的柔性型芯， 其能够与一个有弯曲 型面的加强肋适配。它有一个由柔性材料尤其是硅酮组成的套筒， 套筒内层叠有柔性材料 片。 根据情况， 所述柔性材料片可以全部由相同材料或者是不同材料组成， 以便获得期望的 膨胀系数值。
根据该文献， 所有材料片之间通过销钉相互连接， 以防止材料片之间沿着纵向的 任何相互运动。
文献 US-5.547.629 描述了使用一个可重复利用的型芯来制作直升机螺旋推进器 的型材。根据该文献， 每个空腔只有一个橡胶型芯。
在这两种情况中， 聚合后， 所述型芯在它们的一个端部通过拉杆取出。
牵拉型芯会引起其截面的收缩， 便于其从空腔中移出。
尽管这些型芯可以再利用， 它们并不完全令人满意， 因为要便于移出型芯， 型芯必 须由一种具有相当强的延伸系数的材料制成。 然而这类材料的膨胀系数使其不能获得所需 的尺寸精度。 反过来， 倘若选择的型芯材料使其能够获得所需的尺寸精度， 由于材料的延伸 系数小， 型芯很难从加固件的空腔中取出。
此外， 当空腔的截面发生变化， 尤其是当加固件贴附的面板不平整时， 比如在折痕 平缓处， 这类型芯不能使用。
发明内容 这样， 本发明旨在减轻现有技术的弊端， 提出了一种由于可取出的型芯限定空腔 来放置加固件的方法， 该方法可以确保所需的尺寸精度。
为此目的， 本发明涉及一种在待加固部件的表面敷设加固件的实施方法， 至少两 个部件之一是由未完全聚合的复合材料制成， 所述加固件沿着横向有两个与表面接触的接 触区， 加固件和待加固部件在这两个接触区之间形成了一个通向加固件至少一个端部的空 腔， 使用一个具有几部分的型芯放置在空腔内并在聚合后从上述空腔内移出， 其特征在于， 使用的型芯具有一第一部分至少一第二部分， 所述第一部分的膨胀系数小以确保所需的几 何精度， 所述第二部分的延伸系数大使得通过牵拉所述第二部分的一个端部来取出所述第 二部分， 从而引起其截面的收缩。
附图说明 说明书中描述了本发明的其他特征和优点， 但这些说明仅为示例性的， 在所附的 附图中 ：
- 图 1A 示出了根据本发明的型芯在贴附在面板上的加固件聚合时的纵向剖面图 ；
- 图 1B 示出了通过对第二部分的牵拉和收缩而移出所述第二部分的纵向剖面图 ； - 图 1C 示出了移出型芯第一部分的纵向剖面图 ； - 图 1D 示出了聚合后加固件贴附在面板上的纵向剖面图 ； - 图 2 示出了根据本发明的型芯在贴附在面板上的加固件聚合时的横向剖面图 ； 图 3A 和 3B 示出了根据本发明的型芯的第一部分在其实施的各个阶段中的横向剖以及
面图。 具体实施方式
图中 10 表示一个待加固的部件， 在后面称其为面板， 比如它能够组成飞行器机身 的一部分， 12 表示贴附在所述面板 10 的一个表面 14 上的一个加固件。至少在这两个部件 10 和 12 中有一个是由复合材料制成。
根据后面的说明， 纵向对应于平行于面板的加固件的最大尺寸的方向， 而横向是 垂直于纵向且平行于面板的方向。
沿横向方向， 加固件 12 与表面 14 之间有两个接触区 16.1 和 16.2， 在这两个接触 区之间加固件 12 和面板形成了一个空腔 18。这个空腔通向加固件 12 的至少一个端部， 根 据图 1A 至 1D 所示的一种实施方式， 空腔通向加固件 12 的两个端部。
根据一种实施方式， 加固件有一个按照横向剖面图看为 Ω 形的型面， 即一个开口 的倒 U 形， 两侧有与表面 14 形成接触区的另外边缘， 如图 2 所示。
根据具体情况， 面板 10 可具有平坦的或弯曲的型面。
当面板 10 不是平面时， 加固件的上部 20 最好也不是平面的， 并且要依照面板的型 面变化。
在图 1A 至图 1D 中， 面板 10 有一个中空形状 22， 在后面被称作在表面 14 上的底切 形。作为例子， 这个底切形 22 可产生于一个宽松的折痕处， 即形成面板的折痕数量在面板的某些区域减少的部位。
根据具体情况， 面板 10 和 / 或加固件 12 可以具有底切形 22。
根据第一种方案， 加固件 12 放置在面板 10 上， 两个部件 10 和 12 在同一个周期内 聚合。
根据另一种方案， 加固件 12 放置在面板 10 上， 而两个部件之一已经被至少部分聚 合了。
在任何情况下， 在进行最后部件 10 或 12 的聚合加固之前， 一个型芯 24 嵌入在加 固件 12 和面板 10 之间在空腔 18 处， 以确保加固件聚合后的几何形状。
根据本发明， 型芯 24 包含一个膨胀系数小的第一部分 26， 该膨胀系数低于加固 件材料的膨胀系数以保证所需的几何精度， 并且包含至少一个具有大延伸系数的第二部分 28， 该延伸系数大于或等于 600％用以能取出所述部分 28。
举例说明， 在加固件处于预先浸渍碳 / 环氧树脂的情况下， 第一部分 26 的膨胀系 数约为 alpha ＝ 3.19(° K×0.1)。
第二部分 28 以带状形式出现， 它从加固件的一端延伸至另一端。
根据空腔的几何形状， 在面板为平面或有一个与面板表面形状相适配的形状时， 第一部分 26 可以呈现带状形状， 比如在折痕松散的情况下。
两个部分 26 和 28 能够沿着纵向相对于彼此平移运动， 以便逐一地取出这两个部 分。
根据发明的一个特性， 在横向截面上， 第一部分 26 占用的面积至少相当于空腔面 积的 75％， 而第二部分 28 少于空腔 18 面积的 25％。优选地， 第一部分 26 的比率为 85％， 第二部分 28 的比率为 15％。
第一部分和第二部分的这种比例关系使其能在限制型芯的膨胀变形以及为抽出 第二部分 28 所需的足够收缩之间获取一个良好的折衷。
如图 1A 所示， 在面板有一个深度为 E 的底切形 22 时， 第二部分 28 的厚度必须大 于 E， 以能够抽出型芯。
根据一种实施方式， 第一部分 26 由泡沫塑料组成， 使其相当柔韧， 以与面板可能 的弯曲型面相适配， 同时还能确保加固件在聚合前和聚合期间的外形状态。
泡沫材料的优点在于， 相比于全部采用硅或弹性体制作的型芯的方案， 其膨胀小， 膨胀会引起加固件或面板的扩张变形。
第一部分 26 使用的泡沫在聚合时须热稳定并能承受压力。泡沫最好是聚甲基丙 烯酸胺 (polyméthacrylimide) 类的， 优选地， 它的密度大于或等于 95Kg/m3 用以抵抗压力。
作为例子， 在温度为 180℃、 压力为 7 巴的两小时聚合过程中， 所述第一部分泡沫 确保了加固件的几何外形状态。
有利地， 使用的泡沫须粒度细小， 避免在接触件 ( 加固件或面板 ) 上标出有可能损 害起模的标记。
泡沫型第一部分 26 在其整个长度上具有基本不变的梯形截面。
优 选 地， 泡 沫 型 第 一 部 分 26 覆 盖 有 聚 四 氟 乙 烯 层 30， 一方面避免泡沫单元 (cellules) 在预先浸渍中出现印痕 (empreintes)， 另一方面还避免树脂粘合在泡沫上。
这个聚四氟乙烯层 30 的厚度约为 0.17mm。图 3A 和图 3B 示出了在泡沫型第一部分 26 上手工拆卸聚四氟乙烯层 30 的方式。
最好使用一种有粘性的聚四氟乙烯层。
最初， 将聚四氟乙烯层 30 涂覆在泡沫型第一部分上， 搁在该部分的大基部上， 如 图 3A 所示。
随后， 在第一部分翻转后， 涂层 30 的翻边紧贴在泡沫型第一部分 26 的大基部上。 涂层的翻边略微重叠。
最后， 整体被压实， 以限制出现膨胀变形的风险。作为例子， 压实可在 0.85mbar 真 空中进行 5 分钟来实现。
第二部分 28 以弹性体 ( 优选硅酮 ) 带的形式出现。
作为例子， 所述带的厚度约为 3.2mm。
第二部分的延伸系数足以能够脱模， 以便在对所述第二部分做纵向牵拉时能得到 足够的截面收缩。
为了得到最佳的功能， 第二部分的延伸系数要大于或等于 600％。
根据一种实施方式， 第二部分的延伸系数为 650％。
依照本发明的一个特性， 当面板 10 包含有底切形 22 时， 第二部分 28 紧贴在面板 上， 并且由于它的柔韧性而与面板的外形相贴合。 型芯 24 至少有一个第二部分 28 紧贴在带底切形的面板和 / 或加固件上。
优选地， 型芯的两个部分 26 和 28 至少延伸出加固件的一个端部， 以便能抓牢这两 个部分把它们从加固件中抽出。
举 例 来 说， 在 加 固 件 的 一 个 端 部， 第 一 部 分 超 出 约 50mm， 而第二部分超出约 100mm。
当加固件的长度足够， 超过 4 米时， 第一部分 26 可由多段依次排列放置。在任何 情况下， 第二部分都要由一个单一的整体件组成， 以避免在连接处出现缺陷， 并便于抽取。
现参看图 1A 至 1D 来解释加固件安置在面板上的方法。
如图 1A 所示， 型芯 24 放置在面板上， 第二部分 28 紧贴在所述面板上， 加固件添附 在型芯 24 上。
聚合之后， 通过牵拉第二部分的一端， 取出型芯的第二部分 28， 如图 1B 所示。
牵拉引起所述第二部分 28 的伸长以及所述第二部分 28 截面的收缩， 尤其是在底 切形部位。
如图 1C 所示， 移出第二部分 28 之后， 通过牵拉第一部分的一端就可以把第一部分 26 从空腔内移出， 如图 1C 所示。
这样就获得了与面板相连的加固件， 如图 1D 所示。
要说明的是， 型芯能够得到一个中空加固件。
根据本发明， 由于型芯的第一部分， 它能得到所需的几何精度， 并且由于它的第二 部分， 才能移出型芯。另外它对空气动力面不造成任何缺陷。
型芯可用于加固件和面板在未完全聚合 ( 新鲜阶段 ) 时的作业， 在有型芯存在的 条件下在同一周期内聚合， 或者这两个部件中至少其中之一在放置型芯前聚合。
型芯可以用于非平面的面板， 并能获取长度大的加固件。
总之， 使用型芯相当简便， 不需要复杂的工具。