CN101448631A - 复合材料加强板的制造方法和如此制成的板材 - Google Patents

Abstract

复合材料加强板(1)由一蒙皮(2)和至少一加固件(3a，3b)构成，所述加固件(3a，3b)具有或多或少封闭的一体积(4a，4b)。为了保持复合材料的纤维，在置放纤维期间，当在复合材料的树脂固化工序中施加压力时，一型芯置于纤维之间，位于加固件的或多或少封闭的体积部位。型芯具有一柔性囊袋，其充填以固体颗粒材料，其热膨胀系数接近用于制造加强板的复合材料的热膨胀系数。有利地，囊袋中的压力在复合材料固化之前增大，以补偿用于在制造板材时压紧纤维的外加作用力。

Description

复合材料加强板的制造方法和如此制成的板材

技术领域

[01]本发明属于用复合材料制成的、具有复杂形状的、在制造过程中需要模型的构件的领域。特别是，本发明的方法应用于结构平板、或具有弯曲度的板、单板或复板，例如用于制造飞机机身的板材，其中，加强件需要使用型芯，其在制造板材时被限制，在制造过程中必须脱模。

背景技术

[02]使用在基质例如树脂中具有纤维的复合材料制成的构件，往往借助于模型制成，所述模型用于使所使用的材料具有所述构件的形状。

[03]干纤维材料或预先浸有树脂的纤维材料置于模型上，必须使形状贴合，且经受或多或少复杂的可具有树脂注入和/或增压和/或加热的周期。

[04]在树脂固化、常常是通过聚合作用固化后，对制造过程中达到所需机械特性和尺寸特性的构件予以脱模。

[05]加强板是具有复杂形状的构件，不仅是因为这些构件中某些构件具有弯曲度，而且是因为它们所具有的构件必须确保板材的形状及其刚度。这些构件的制造有时需要使用模型，其中，某些构件可在脱模时限制在构件中。因此，常常是加固件的包围形状需要模型具有特殊的构件、在制造构件期间占满板材和加固件之间的中空区域的型芯。

[06]一旦中空区域大致被包围就锁紧的型芯必须取出，而不损坏要制造的构件。由于被考虑的构件尺寸以及加固件的一般非常长的形状的缘故，难以安全地取出型芯。

[07]在某些情况下，型芯可实施成多个组装的构件，以便按部分取出。但是，这种型芯实施起来复杂、成本高，不能适应所遇到的所有形状的要求，不同构件之间的交接使型腔在复合材料中不需要。

[08]也使用的另一种方法在于，用一种可消除型芯的材料制造所述型芯，以便例如通过机械作用，或通过型芯材料的熔融或溶解，从构件中除去。在这种情况下，困难是寻求一种制造型芯的材料，其或者在经济上可接受，或者适于耐受在复合材料构件的制造过程中遇到的有时是极端的条件，或者其稳定性足以在构件制造期间耐受操作以及机械和热应力，而遵循严格的形状公差，且可用机械方法或熔融方法予以消除，而不损坏构件，或者用水或用另一种与构件材料相容的溶剂进行溶解。这些条件的结合始终是不可能的，更何况加固件的制造一般要求小截面和大长度的型芯，由于其易损性的缘故，所述型芯难以操作，在所有情况下，必须制造与待制构件同样多的型芯或成套型芯，这样，如同型芯去除阶段，要考虑现行的卫生和安全条件、工业上的高成本。

[09]另一种公知的方法在于，制造型芯的材料可充分变形，以使所述型芯可通过变形取出。因此，用弹性体制成的型芯也可具有凹部，可通过一般位于加固件端部的开口通过拉拔和压缩取出。使用可变形材料的型芯的一个缺陷是其尺寸的不稳定性，因为其不足的刚性在某些应用所要求的容限上，不能再现制造构件时的效果。此外，低压缩系数不能解决型芯截面变化大或弯曲度大的问题。另外，由于长型芯和构件壁之间的接触面的缘故，摩擦力使型芯难以抽出，且有损坏构件的危险。

[10]为了制造既为刚性又可在固化后从构件取出的型芯，一个解决方案在于用弹性材料制作一囊袋，囊袋注入颗粒材料。在第一道工序，囊袋——其形状优选地根据型芯的所需形状制作——置于一模型中，抵靠在壁上，由于囊袋的壁和对应于型芯所需形状的模型的壁之间的负压而贴靠所述壁。在囊袋装填颗粒材料后，模型的壁和囊袋的壁之间的负压中断，囊袋内部变成真空，从而在承受大气压的囊袋的压紧力作用下，压实和锁定所述囊袋内装的颗粒材料，因而使所述囊袋既具有稳定的形状，又具有用作放置预先浸有树脂的织物的支承件所需的刚度。在树脂固化后，囊袋内部真空被消除，囊袋打开，取出颗粒材料。因此，囊袋的造成真空的包层可充分变形，以便从其限制在其中的复合材料构件中取出。US 5262121提出用复合材料制造复杂管材的这种方法。这种制造方法存在的一个问题是，制造的构件的尺寸质量可能不够。实际上，这种质量受型芯在造成真空后有效尺寸变化的影响，以及受放置时的操作、一般用于树脂聚合的加热与压力周期所引起的变化的影响，尤其是因为所述方法除了型芯的基准形状之外不使用构件的其它任何基准形状。

[11]在用于制造加强板的大尺寸型芯的情况下，在复合材料构件的制造方法使用的温度变化过程中，变形灵敏度由于构件膨胀而加大。这种膨胀可产生很大的形状误差和不均匀的压力误差，导致制造的构件的缺陷。

[12]如果这种尺寸变化和其它缺陷不影响非常分散的比较粗大的复合材料构件，例如空气调节管道，那么，对于制造高性能的复合材料构件例如结构件来说，一般是不能接受的，结构件具有严密的几何容限，用于精密组装，如同成品构件的材料的结构状况一样，其尺寸特征常常是关键性的，所述材料不得含有气泡或孔隙，不得含有树脂气眼，也不得含有“干”纤维，这些现象在生产中导致很大的废品率，当构件在使用中承受外力时，也是脱层的根源，从而导致其结构强度是主要的构件留有尺寸余量，引起受损失的质量增大，在航空应用方面尤其如此。

[13]使用型芯的公知方法中又一个缺陷在于，这些方法都不考虑复合材料在固化过程中的厚度变化。所述公知的方法使用的型芯的刚性特征和/或抽出的可能性是精心设计的，但是，其尺寸满足不了在复合材料制造方法的不同工序中复合材料厚度变化的需要。

[14]为了制造其几何特征和结构特征与航空类应用相容的复合材料加强板，本发明的方法使用的型芯适于装填必须在板材和加固件之间保持空心的区域。

[15]复合材料加强板具有一蒙皮和至少一加固件，所述复合材料具有纤维，其包以树脂，所述树脂在一固化工序中，从糊状或液态变成固态，其确定至少一种长形空心形部，即其中一种尺寸——长度很大，其它尺寸基本上正交于长度，由至少一加固件的表面和蒙皮的表面形成。根据所述方法，对应于至少一空心形部的整个或部分体积由一型芯占据，所述型芯具有一柔性材料囊袋，其外表面限定型芯的体积，所述型芯的形状和尺寸与空心形部的体积一致，其内表面限定囊袋的体积，所述囊袋的体积装入固体颗粒材料，所选材料的热膨胀系数基本上等于用于制造加强板的复合材料的热膨胀系数。因此，在复合材料板材制造过程中温度变化时，例如用于复合材料固化的热处理时，具有复杂形状且可再使用的型芯和加强板同时膨胀和收缩，且具有相似的延伸率，以避免在加强板中引入应力和变形作用。

[16]为了精确地放置型芯，避免板材局部变形，型芯实施成具有一截面，该截面的尺寸小于板材中所需空心形部的截面尺寸，以便考量到在固化工序中减小复合材料的厚度。更确切地说，型芯实施成在固化工序之前，其尺寸相当于复合材料中空心形部的尺寸。

[17]有利地，用于装填囊袋的固体颗粒材料是其热膨胀系数为每开尔文温度3×10E-6至每开尔文温度9×10E-6的材料或材料混合物，例如膨胀系数低的硼硅酸盐玻璃或因瓦合金类铁镍合金。

[18]为了制造一种可操作而在其置于模型中时不变形的型芯，囊袋中装有的粒间流体的压力Pn在型芯制造工序中降低，以使囊袋的壁在与压力例如大气压有关的囊袋的压紧力作用下，压紧固体颗粒材料，所述压力施加在柔性材料囊袋的外表面上，使型芯具有稳定的形状。

[19]为了避免型芯和板材在复合材料制造方法所施加的压力的作用下局部变形，改善板材的材料状况，囊袋中装有的粒间流体的压力Pn在树脂固化工序中予以增加，以使型芯中的压力Pn基本上平衡复合材料增压装置所施加的作用力，以使复合材料的纤维受压缩而不变形。

[20]例如，当复合材料制造方法使用经受热压处理(autoclave)压力Pa的一外部囊袋时，压力Pn增至基本上等于压力Pa的数值。

[21]在简易装置中，粒间流体经受热压处理压力Pa，以致Pn基本上等于Pa。

[22]由于型芯截面小，考虑到囊袋的不可忽略的厚度，粒间流体的压力Pn等于校正的热压处理压力Pa，以补偿经受热压处理压力的型芯外表面和经受粒间流体压力的、面对经受热压处理压力的所述外表面的囊袋内表面之间的差别。

[23]当复合材料的制造方法使用注塑成形树脂例如RTM法时，粒间流体的压力Pn增至至少等于闭式模中树脂注入压力的数值。

[24]特别是当树脂热处理固化时，为了改善模型中温度的均匀性，型芯装入固体颗粒材料和/或隙间流体，其导热系数选择成适于在热处理期间确保热扩散和温度均匀。

[25]当实施复合材料加强板时，有利地，在固体颗粒材料至少部分地清除后，型芯的囊袋中的压力Pn降低至小于大气压的数值。

发明内容

[26]本发明也涉及复合材料加强板，其具有一蒙皮和至少一加固件，所述加固件固定在所述蒙皮的一面上，其结构强度和尺寸质量通过在其制造工序中插入至少一个由加强板限围的型芯加以改进，所述型芯具有一柔性囊袋，其装入固体颗粒材料，其膨胀系数接近所述加强板的复合材料的膨胀系数。

[27]根据制成的形状特别是加固件的几何形状，型芯至少在其一部分长度上由一体积限围，其封闭截面由一加固件的截面的内表面限定，也可由加固件固定在其上的蒙皮的一部分表面限定，或者，型芯至少在其一部分长度上由一体积限围，其敞开的截面由一加固件的截面的一表面限定，也可由加固件固定在其上的蒙皮的一部分表面限定。

附图说明

[28]本发明的方法的一实施例参照附图加以详述，附图如下：

[29]图1a示出使用Ω型面加固件的加强板；

[30]图1b和1c是图1a所示的加强板的细部图，示出加固件沿其长度的形状的一实施例以及与加固件呈直角的板材的截面的一实施例；

[31]图2示出在型芯成型模中处于制造过程的型芯；

[32]图3示出准备好用于制造加强板的型芯；

[33]图4a、4b、4c示出根据使用图3所示型芯的方法制造板材的三道工序；

[34]图5示出根据本发明实施的在型芯抽出之前的板材；

[35]图6a、6b、6c示出加固件的非限制性的不同的截面，有利地，是使用本发明的方法。

具体实施方式

[36]图1a、1b和1c非限制性地示出复合材料加强板，其具有一蒙皮2以及位于蒙皮的表面之一上的加固件3a、3b，有利地，按照本发明的方法加以实施。

[37]本发明优选地涉及的复合材料具有纤维例如玻璃纤维、碳纤维或

类型的芳族聚酸胺纤维，其限制在有机基质例如聚酯树脂或环氧树脂中，用于制造具有或多或少起伏形状的板材和构件。

[38]这些类型的复合材料现在广泛用于许多工业领域，特别是航空领域，以制造飞机结构中使用的必须承载大荷载的部件。

[39]蒙皮2相对于其其它尺寸——长度和宽度——是厚度小的结构。蒙皮2可具有基本上不变的厚度ep，但是，一般来说，根据如图1b所示的板材1表面的所考虑的部位，厚度常常是不同的，以获得适于蒙皮2传输的作用力的结构强度。实际上，相对于长度和宽度来说，该厚度始终保持较小。

[40]与蒙皮相反，加固件3a、3b是长形结构件，即其具有相对于横向尺寸很大的长度、宽度Ir和高度hr。宽度Ir是加固件的横向尺寸，当加固件固定于蒙皮时，其平行于蒙皮的平面，加固件的高度hr是垂直于该平面的尺寸。所谓平面，是指与所考虑的部位相切的平面，因为加强板常常具有单曲率或双曲率。

[41]作为非限制性说明，图1a示出Ω形加固件3a、3b。加固件可使用很多形状。加固件一般具有一或两个底板以及至少一个芯板，使之具有一种特征截面，其常常用一个最佳显示该截面特征的字母标示。例如，Ω形、Z形、I形、C形、T形等等的加固件。

[42]此外，加固件在其长度的最大部分上固定于蒙皮，且一般沿着蒙皮的表面。因此，如图1b的细部所示，加固件总体上是弯曲的，与板材的曲率一致，但是，例如当蒙皮的厚度ep变化时，加固件局部地具有偏斜角34。

[43]所谓加固件，也应当理解为所有的长形结构件，其连接于板材，使板材结构稳定和/或增大必须使用板材的结构的强度。这些结构件按照其形状及其布置，有时称为加固件、梁、加强肋或骨架。在下面的说明中，用语加固件用于不加区别地表示所有长形结构件，其固定于板材，以增强其刚性和/或结构强度。

[44]为了制造图1a所示的板材1，使用至少一型芯5，在板材的某些制造过程中，所述型芯5充填加固件3a、3b的空心形部4a、4b。

[45]型芯5由一用弹性材料例如硅树脂制成的柔性囊袋51实施，其包层用通常的方法例如模制或注塑而成，其形状和外部尺寸尽可能接近型芯所需的形状和尺寸。型芯的这些形状和尺寸基本上对应于空心形部4a、4b的形状和尺寸，鉴于未固化复合材料的膨胀，在应该矫正的型芯取出后，所述形状和尺寸必须形成于板材中。

[46]实际上，型芯5必须放入由未固化复合材料确定的体积中，其不经受制造方法的压力的厚度大于在复合材料固化后所获得的厚度。膨胀根据用于布置纤维的方法进行变化，这是公知的现象，完全可以测定。其在复合材料的厚度上一般为百分之几，足以影响型芯的放置，如果型芯以必须实施的空心形部的精确尺寸加以实施，则会在加强板上造成不能接受的缺陷。为了补偿未固化复合材料的膨胀现象，有利地，型芯以比待形成的空心形部的尺寸小的尺寸实施，其取决于膨胀数值。

[47]囊袋在其至少一端部具有至少一开口52，当型芯充填板材的空心形部时，其可进入。为了制造型芯，囊袋51置于一成形工具6中，成形工具6具有一空心形部61，其基本上再现在板材制造期间必须由型芯5占据的空心形部4a、4b，然后，经开口52充填固体颗粒材料53。

[48]工具6例如由一模具组成，必要时，具有两个或多个构件，可彼此分开，以使囊袋置于空心形部61中，以及取出准备好使用的型芯5。

[49]当囊袋51充填以固体颗粒材料53时，由于吸入粒间流体59例如空气——如果固体颗粒材料的装填在大气中进行，负压在囊袋内部形成。可选地，其它气体、混合气或液体用作粒间流体。由未示出的装置例如一真空泵形成的负压，或者通过维持负压，或者更简单地说，用一不漏粒间流体的密封装置54堵塞负压由其形成的开口，保持在囊袋51中。

[50]在囊袋51外部的大气压的作用下，所述囊袋经受压紧力，由于囊袋51的壁的弹性材料的柔性缘故，挤压和压紧固体颗粒材料元件53。这种压紧能稳定型芯的形状，所述型芯可从模具6取出，而保持其在所述模具的空心型腔61中所获得的形状。

[51]由于其较大的细长比、其长度与其截面之比的缘故，型芯5保持非常相关的一定的柔性，其可在制造板材时使所述型芯置于其必须占据的位置，有利于进行小的但是显著的变形，对于大曲率来说尤其如此。

[52]当加固件具有局部比较小的截面和/或曲率34的变化时，如果型芯的残余柔性对于这种形状变化不容易矫正形状，则从模具6取出的所述型芯5再现这些特定形状。

[53]在加强板1的一实施方式中，使用模具8，其表面81具有蒙皮2所需的总形状，其具有至少一空心形部82，所述空心形部82对应于至少一加固件3a、3b的型腔，在板材制造期间，所述加固件3a、3b必须在模具8的一侧实施在蒙皮的一表面上。

[54]在图4a所示的第一道工序中，纤维31，例如预浸渍纤维，在构成至少一加固件之前，置于空心形部82中。纤维31一般以预型件的形式置于空心形部82中，所述预型件用未示出的公知的方法，例如用包模成型机预先制成，所述包模成型机在具有适宜形状的载体上，按照条带或者按照呈或宽或窄和或长或短的带状的连续皱褶，遵循纤维的定向和所配设的皱褶数量，置放纤维。当用于形成至少一加固件的所有皱褶置于模具8上时，如前所述那样实施的型芯5置于空心形部82中，使放置的纤维31处于模具8和型芯5之间。

[55]在图4b所示的第二道工序中，蒙皮的纤维11置于模具8的表面81上，一方面，覆盖用于在至少一加固件3a、3b和蒙皮2之间的接触区域形成至少一加固件的一底板的纤维32、33，另一方面，覆盖型芯5。由于其尤其是由囊袋中压紧的固体颗粒材料53所获得的刚性的缘故，型芯5适于经受蒙皮的纤维11的皱褶置放装置——其用一置放头部15示意地示出——所施加的作用力F，所述作用力一般是获得彼此压紧的纤维所需的，是获得良好的皱褶配置、良好的纤维定向和成品复合材料的良好状况的必要条件。纤维的正确布置也通过一型芯的选择而获得，其考虑到在放置纤维时所述型芯充填的位置的尺寸，且适于重新构成蒙皮2的纤维置于其上的表面，而不进行显著变形。

[56]在图4c所示的第三道工序中，压力Pa施加在与模具8接触的表面相对放置的纤维11的表面上，且根据公知方法，温度按照一定的周期增大，以使浸渍纤维的树脂固化。该压力Pa或热压处理压力例如通过一囊袋85获得，所述囊袋85覆盖放置在模具上的纤维，且经受可选地使外囊袋85和模具8之间的空间即纤维11所处的空间减压引起的外压。此外，在树脂固化期间，在加固件3a、3b处，鉴于所述囊袋51的壁的柔性，和/或鉴于因加固件的纤维31压紧而型芯5嵌入在加固件的型腔82中，型芯5局部压紧，从而既造成蒙皮2的结构性能的局部损失，又产生加强板的表面与某些应用不相容的几何缺陷，在这些应用中，表面与空气动力气流进行接触，为了避免热压处理压力使蒙皮2变形，囊袋51中粒间流体的压力Pn增大至一数值，其适于补偿通过囊袋85的壁施加的热压处理压力Pa，且适于避免蒙皮2的局部变形。

[57]囊袋51中压力Pn的这种增大能矫正型芯5的体积，考虑到未固化复合材料的膨胀，且考虑到其在外加压力的作用下进行固化的过程中厚度的减小，其尺寸优选地加以选择。

[58]压力Pn增大的方式在于，使装有粒间流体59的囊袋51的内部空间连接于热压处理压力产生装置，以增大囊袋中的压力Pn，与此同时，热压处理压力Pa得到增大。

[59]粒间流体的压力Pn选择成等于热压处理压力Pa。

[60]但是，根据加固件的特征，用于加固件的型芯的囊袋51具有比较小的截面。因此，囊袋的中空区域的截面的特征尺寸，尤其是宽度Ii，基本上小于相应的外部截面——宽度Ie——的特征尺寸，因为弹性材料囊袋的厚度相对于其它截面尺寸不再可以忽略不计。因为型芯的囊袋的内外尺寸的这种明显差别，外表面上由囊袋中压力Pn产生的压力小于内部压力Pn，因而小于压力Pa，如果囊袋的内部空间经受热压处理压力。

[61]有利地，考虑到这种作用，施加于囊袋51内部的、用于补偿由热压处理压力Pa产生的压力Pn，要加以校正。例如，鉴于囊袋51的厚度，放大系数应用于热压处理压力Pa，以获得型芯中压力Pn的数值，其释出的相关压力(pression apparente)基本上等于经受热压处理压力的型芯外表面上的压力Pa。型芯中的压力优选地服从施加热压处理压力时所需的数值。有利地，型芯中的压力自动获得，通过一活塞式增压器使型芯的囊袋的内部空间连接于热压处理压力。

[62]压力Pn也能将加固件的芯板35、36、37的纤维压紧在模具8中型腔82的相应的表面84、85上，从而仅部分地由热压处理压力Pa施加在型芯5上的作用力加以实施，所述型芯5支承在加固件的倾斜的芯板35上，如果加固件的芯板支承在其上的型腔的表面85接近蒙皮2表面的法线，则不予实施。

[63]在图5所示的第四道工序中，在树脂固化后，热压处理压力Pa和囊袋51中的压力Pn与工作压力——一般是大气压——平衡，加强板1脱离模具8。

[64]因此，型芯5通过开口52至少部分地排出其装有的固体颗粒材料53，以致囊袋51进行充分变形，以便由加固件的一可进入端部取出。有利地，负压在排出固体颗粒材料的囊袋51中形成，从而在大气压的作用下，使所述囊袋压紧，其便于囊袋的壁55、56、57脱离加固件的空心形部4a、4b的表面，且便于囊袋抽出。

[65]用于装填囊袋51的固体颗粒材料53例如以金属元素或玻璃形成。固体颗粒材料的元素优选地是：

[66]-具有足够小的尺寸，以装填在型芯可能具有小截面的区域所包括的囊袋；

[67]-具有足够钝的形状，例如球面形状，以便在装填囊袋时，或者在囊袋排出元素时，所述元素易于流动，并且在减压时，或者在囊袋增压时，便于所述元素之间的粒间流体排出和循环；

[68]-以根据其热膨胀系数选用的材料加以实施，以便在其制造时，考虑加强板的膨胀；

[69]-以根据其在模具中的良好热传导是所需时的导热系数选用的材料加以实施。

[70]因为用于加强板制造的型芯5形状非常长，所以具有适宜的热膨胀系数的固体颗粒材料53的选择是必要的，因为如果沿型芯5的宽度Ir和高度hr的方向的膨胀由于牵涉的尺寸较小的缘故而可以忽略不计，那么，膨胀在型芯的全长Lr上变得很关键。例如，具有每开尔文温度24×10E-6的膨胀系数的、用于装填囊袋的比较轻的经济材料例如铝，在温度增大200开氏温标的热处理过程中，致使型芯的延伸率约为5毫米每米。考虑到航空结构所要求的质量，这种延伸率与尺寸可达数米的复合材料件的实施完全不相容。

[71]因此，固体颗粒材料53最好选自其膨胀系数最接近用于制造加强板的复合材料的膨胀系数的材料。

[72]一般来说，复合材料具有低热膨胀系数，约为每开尔文温度3×10E-6至每开尔文温度5×10E-6。在这种情况下，作为固体颗粒材料53，优选地选用硼硅酸盐玻璃，其为富含二氧化硅的玻璃，具有约为每开尔文温度3.5×10E-6的膨胀系数，或者选用膨胀系数低的“因瓦合金”类型的富含镍的铁合金。这样，加强板1的复合材料和型芯5随着温度变化而膨胀和收缩，从而避免引起板材中非所需的变形和残余应力。

[73]用于从置于具有一模板的一模具上的预浸渍纤维制造复合材料加强板的所述方法，很容易适于制造复合材料件的其它方法。

[74]例如，由一外囊袋85和热压处理压力Pa施加的压力在某些情况下，由一可为刚性的对反形体(contre-forme)实施，或者至少局部地用一弹性体实施。在这种情况下，型芯中的压力Pn在树脂固化工序期间增大至接近所述方法中应用对反形体所需压力的数值。

[75]例如，在某些树脂转移方法(RTM)中，纤维以干纤维，即不预浸渍树脂，放置在一模具中，所述模具一般为一模板和一对反形体，在纤维就位时予以接合，树脂注射到模具中，模具的壁精确地确定板材的形状。在这种情况下，囊袋51中的压力Pn优选地选择成至少等于模具中树脂的压力，或者大于该压力，视加固件区域中纤维所需的压缩变形而定。

[76]用于Ω形加固件的本发明的方法可应用于其它加固件形状，因为一方面，本发明解决的型芯的尺寸稳定性问题始终是关键性的，型芯中用于抵消施加在蒙皮上的压力的反压力的产生，始终是确保加固件区域中复合材料的质量所需要的，即使蒙皮2不直接与型芯5进行接触，如同图6b和6c所示的加固件的实施例那样。如图6d所示，具有适于在制造构件期间必须予以充填的体积的形状的型芯的制造可使用所述方法。值得注意的是，甚至在空心形部不完全封闭或一点也不封闭时，最好应用所述方法，因为刚性型芯或合成橡胶型芯不能施加适于避免蒙皮或加固件局部变形的反压力，以及因为抽出型芯而不损坏板材可能难以做到甚至是不可能的，这是由于加固件的截面在很大长度上有变化，例如与板材弯曲有关的扭曲和/或蒙皮的厚度变化。另外，囊袋内的压力Pn可对加固件的芯板36、37、38产生完全有控制的压力，所述芯板接近蒙皮的局部表面的法线，不为热压处理压力或对反形体的压力所压紧。

[77]有利地，当加固件和蒙皮确定的空心形部不完全封闭时，如同图6b和6d所示的实施例那样，本发明的型芯一旦由纵向侧孔排出固体颗粒材料就取出，如果这种侧孔可以使用的话。

[78]当至少一加固件用在置于模具8的型腔82中之前固化的复合材料制成时，也可应用所述方法。例如，至少一加固件可在第一道工序中通过使用复合材料的任意方法加以实施，其可不同于用于形成加强板的蒙皮的方法，且当两个或多个加固件用于制造加强板时，可根据加固件而有所不同。因此，加固件可由预浸渍纤维在一模具中固化而成，但是也可例如用RTM树脂转移法或用挤压拉伸法或用冲压成形法制成。在这种情况下，至少一加固件置于型腔82中，型芯5置于模具8的应保持空心的部分中，蒙皮如同已经述及的那样布置。

[79]至少一加固件也可由纤维在模具的型腔82中形成，型芯放入，用预先固化的材料制成的一蒙皮嵌装在模具上。至少一加固件和蒙皮也可两者都用固化材料预先制成，且应用所述方法在模具8中进行胶接，胶粘剂在加固件和/或板材接合之前布置在其表面上。在这些情况下，型芯特别有益于在施加胶接压力时，避免蒙皮和加固件变形，所述变形会在复合材料中产生不需要的残余应力，乃至加强板的永久变形。

[80]所述方法也可制造在其两个表面上具有加固件的板材，因此，蒙皮的纤维、加固件的纤维和型芯放置的次序由用于加强板成形的方法确定。

Claims (17)

1.复合材料加强板(1)的制造方法，所述加强板具有一蒙皮(2)和至少一加固件(3a，3b)，所述复合材料具有包覆以树脂的纤维，在固化工序过程中，所述树脂从糊状或液态变成固态，所述加强板(1)具有至少一长形空心形部(4a，4b)，即所述长形空心形部(4a，4b)的长度尺寸相对于正交于长度的其它尺寸很大，所述长形空心形部(4a，4b)由至少一加固件的和蒙皮的表面形成，其中，整个或部分地对应于所述的至少一空心形部(4a，4b)的体积由一型芯(5)占据，所述型芯具有一用柔性材料制成的囊袋(51)，所述囊袋(51)具有外表面，所述外表面限定所述型芯(5)的体积，所述型芯(5)的形状和尺寸与所述空心形部的体积一致，并且所述囊袋(51)具有内表面，所述内表面限定所述囊袋(51)的体积，所述囊袋(51)的体积充填以固体颗粒材料(53)，所述固体颗粒材料(53)选自这样的材料：该材料的热膨胀系数基本上等于用于制造所述加强板(1)的复合材料的热膨胀系数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述型芯(5)按这样的截面实施：其截面尺寸基本上小于所述加强板(1)的空心形部(4a，4b)的尺寸。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在复合材料固化工序之前，所述型芯(5)的截面尺寸对应于应由所述型芯占据的空心形部的尺寸。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述固体颗粒材料(53)是一种材料或材料混合物，其热膨胀系数为每开尔文温度3×10E-6至每开尔文温度9×10E-6。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述固体颗粒材料(53)是硼硅酸盐玻璃。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述固体颗粒材料(53)是膨胀系数低的因瓦合金类型的铁镍合金。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，包含在所述囊袋(51)中的粒间流体(59)的压力Pn在所述型芯(5)的制造工序中被降低，从而，在与施加在所述柔性材料囊袋的外表面上的压力有关的囊袋压紧力的作用下，所述囊袋(51)的壁压实所述固体颗粒材料(53)，并且使所述型芯具有稳定的形状。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，包含在所述囊袋(51)中粒间流体(59)的压力Pn在树脂固化工序期间增大，以致型芯中的压力Pn基本上平衡复合材料增压装置施加的作用力，从而使复合材料的纤维被压紧而不变形。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，复合材料增压装置具有一外囊袋(85)，所述外囊袋(85)经受热压处理压力Pa；并且，压力Pn增大至基本上等于压力Pa的一数值。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述粒间流体经受热压处理压力Pa，从而Pn基本上等于Pa。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述粒间流体的压力Pn等于校正的热压处理压力Pa，以补偿所述型芯(5)的经受所述热压处理压力的外表面和所述囊袋(51)的经受所述粒间流体压力的内表面之间的差别，所述内表面面对所述经受热压处理压力的外表面。

12.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述粒间流体的压力Pn增大到至少等于树脂注入一闭式模中的压力的一数值。

13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，树脂通过热处理固化；并且，所述型芯(5)充填以固体颗粒材料(53)和/或隙间流体(59)，它们被选择具有适于在热处理期间确保热扩散和温度的均匀性的导热系数。

14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述型芯(5)的囊袋(51)中的压力Pn在所述固体颗粒材料(53)至少部分地排出后，降低至小于大气压的一数值。

15.复合材料加强板(1)，其具有一蒙皮(2)和至少一固定在所述蒙皮的一表面上的加固件(3a，3b)，其特征在于，在其制造工序期间，具有至少一由所述加强板(1)限围的型芯(5)，所述型芯具有一柔性囊袋，所述柔性囊袋充填以固体颗粒材料(53)，所述固体颗粒材料(53)的膨胀系数接近所述加强板的复合材料的膨胀系数。

16.根据权利要求15所述的加强板，其特征在于，所述型芯(5)至少在其一部分长度上由一体积限围，所述体积具有一闭合截面，所述封闭截面由一加固件的截面的内表面以及可选地由蒙皮的固定有所述加固件的表面的一部分加以界定。

17.根据权利要求15所述的加强板，其特征在于，所述型芯(5)至少在其一部分长度上由一体积限围，所述体积具有一敞开的截面，所述敞开的截面由一加固件的截面的表面以及可选地由蒙皮的固定有所述加固件的表面的一部分加以界定。

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