CN101795936A - 在第一部件和第二部件之间的抗腐蚀连接 - Google Patents

在第一部件和第二部件之间的抗腐蚀连接 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种在第一部件和第二部件之间的连接1，该第一部件特别是由铝合金形成，而第二部件特别是由碳纤维增强塑料材料形成。所述第一部件特别为肋材6而所述第二部件优选为角撑架7，利用该角撑架7，所述肋材6连接到机身增强结构内的飞机机身蒙皮2。根据本发明，所述部件之间的连接1包括陶瓷涂层16，用于至少在所述部件之间的接触区9的区域内防止腐蚀，所述部件被铆接和/或被粘结。所述陶瓷涂层16的厚度小于0.1mm并且可由例如氧化铝(Al2O3)和TiO2的混合物形成。

Description

在第一部件和第二部件之间的抗腐蚀连接
技术领域
本发明涉及一种在第一部件与第二部件之间的连接，该连接特别用于飞机中，所述第一部件由金属材料形成，特别是由铝合金形成，所述第二部件由复合材料形成，特别是由碳纤维增强塑料材料形成。
背景技术
由碳纤维增强塑料材料制成的部件作为用于增强机身的连接配件正越来越多地用于现代飞机构造工业中。由于诸多原因，将碳纤维增强部件与例如由铝合金材料形成的传统部件在机械上相连接以形成复杂的连接布置时存在问题。
一方面，前述材料的热膨胀系数不同，这可导致该连接中由温度引起的应力。另一方面，特别是在部件接触区的区域内，金属部件与复合纤维部件之间的机械连接在很大程度上易受腐蚀过程的影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在第一部件和第二部件之间的实质上抗腐蚀的连接，所述第一部件由铝合金材料形成，所述第二部件由复合材料形成。
该目的由具有权利要求1的特征的连接实现。
通过为所述第一部件和/或所述第二部件至少在接触区的区域内设置作为防腐蚀保护的陶瓷涂层，实质上防止第一部件与第二部件之间的腐蚀过程。
所述陶瓷涂层优选是至少在所述部件之间的接触区的区域内被施加到特别是由铝合金形成的第一部件。可替选地，第二部件、或者第一和第二部件可设有陶瓷涂层。该第二部件通常由碳纤维增强的热塑性或热固性聚合物形成。该第二部件特别优选地由碳纤维增强的、耐受力强的热塑性聚合物或碳纤维增强环氧树脂材料形成。
该陶瓷涂层由制造商在采用合适的压力和温度参数时施加到第一和/或第二部件。该陶瓷涂层的层厚优选小于0.1mm。
所述连接的其他有利实施例在其他权利要求中描述。
附图说明
在附图中：
图1为包括根据本发明的连接的飞机机身的细节的立体图；以及
图2为沿图1中的线II-II的截面图。
具体实施方式
在附图中，同样的结构元件具有同样的引用标号。
图1为采用根据本发明形成的连接1的飞机机身的细节的立体图。
多个增强型材(称为“纵梁”)被固定至机身的机身蒙皮2，出于使附图清楚的缘故仅示出其中的增强型材3至5。各自具有T形横截面的增强型材3至5平行于机身的纵轴(未示出)以大体上相同的间距延伸。大量肋材相对于所述增强型材3至5横向延伸，在图1的表示中仅标记出其中的一个肋材6。该肋材6优选为由高强度铝合金材料形成的环形肋材。
肋材6(第一部件)通过弯曲的角撑架7(第二部件)机械地连接到机身蒙皮2，该角撑架7由碳纤维增强塑料材料形成，特别是由高强度热塑性聚合物形成，其中嵌入大量碳纤维以形成纤维增强布置。优选具有L形横截面的角撑架7的弯曲半径尽可能近与机身的曲率半径匹配。可替选地，角撑架7也可由碳纤维增强热固性聚合物形成，该碳纤维增强热固性聚合物例如为内嵌有碳纤维的可恢复(curable)环氧树脂。
角撑架7通过大量铆钉8连接到肋材6。为了防止接触区9的区域内部件之间的腐蚀过程，肋材6至少在与角撑架7的接触区9的区域内设有优选为陶瓷涂层的薄层(在图1中未示出)。该陶瓷涂层的厚度优选小于0.1mm。另一密封层(未更详细地示出)也可被布置在接触区9的区域内。接触区9区域内的被连接至角撑架7的肋材6表示根据本发明的连接1，生产机身增强结构需要大量的图1和图2中所示的连接。通过角撑架7的大致为半圆形的凹槽，增强型材3至5在肋材6下面穿过或“穿过”角撑架7，所述凹槽陷入垂直腹板中，并且其中一个凹槽10作为示例而设有引用标号。为使增强型材3至5尽可能完全地以其表面倚在机身蒙皮2上，在增强型材3至5的区域，角撑架7的下部(基部或底部)凸缘设有矩形凹槽，所述凹槽的宽度各自大致对应于增强型材3至5的下部(基部或底部)凸缘的宽度。
角撑架7与机身蒙皮2可以利用例如铆钉、螺钉和/或粘合剂连接。
图2为贯穿根据发明形成的连接的横截面。
角撑架7的第一支柱11(下凸缘或基部凸缘)利用铆钉连接12连接到机身蒙皮2。密封层13被布置在角撑架7与机身蒙皮2之间。密封层13确保机身是压力密闭的。密封层13不用于针对腐蚀提供保护。角撑架7的第二支柱14(垂直腹板)通过另一铆钉连接15连接到肋材6。
肋材6至少在接触区9的区域内设有陶瓷涂层16。该陶瓷涂层16的厚度不大于0.1mm并且例如由利用AI2O3(氧化铝)和TiO2制成的陶瓷材料形成。可替选地，该陶瓷涂层16也可由其他陶瓷材料和/或化合物形成，只要它们具有足够的电绝缘性以防止在角撑架7与肋材6之间发生电解腐蚀过程，在本实施例中，肋材6由铝合金形成。
陶瓷涂层16可采用“HVOF”工艺(高速氧燃料法)被喷洒在接触区9上。为了形成陶瓷涂层16，在该工艺中采用例如煤油、在不高于3500℃的温度下利用会聚的或发散的(拉瓦尔(Laval))喷嘴喷洒陶瓷微粒。所述陶瓷微粒由焰弧加速到2000至2500m/s并以此高速被喷向接触区9。然而，所述陶瓷微粒很快冷却，从而避免工作区域被过度加热。在该类似锻造的工艺中由于所述陶瓷微粒以极高的速度撞击接触区9，所以陶瓷微粒被非常牢固地附着到部件表面。因此，陶瓷涂层非常坚固并耐磨损。尽管所述陶瓷涂层的硬度高，当接触区9变形时，所述陶瓷涂层16也不会从接触区9剥落。
陶瓷涂层16可被施加到铝合金部件和碳纤维增强塑料材料部件两者。
可替选地，由非金属材料(通常为碳纤维增强复合材料)形成的第二部件在两个部件之间的接触区9的区域内可至少部分地设有陶瓷涂层。除了通常由金属材料(通常为高强度铝合金)形成的第一部件在接触区的区域内被施加有陶瓷材料之外，或者可替选地，该第二部件可在接触区的区域内被施加有陶瓷材料。
除了位于飞机的机身结构区域内的、以举例方式在图1和图2的说明中描述的实施例外，包括陶瓷涂层16的不动的或固定的连接1适于飞机中任何类型的部件之间的抗腐蚀固定和连接应用，该陶瓷涂层16被至少布置在两个部件之间的接触区9的区域内。
引用标号列表
1  连接布置
2  机身蒙皮
3  增强型材(纵梁)
4  增强型材(纵梁)
5  增强型材(纵梁)
6  肋材
7  角撑架
8  铆钉
9  接触区
10 凹槽(角撑架)
11 第一支柱(角撑架)
12 铆钉连接
13 密封层
14 第二支柱(角撑架)
15 铆钉连接
16 陶瓷涂层

Claims (8)

1.一种用于飞机的连接(1)，包括：由金属材料制成的第一部件和由复合纤维材料制成的第二部件，其中：所述部件相互连接形成接触区(9)，并且，其中在第一部件和/或第二部件上，接触区(9)设有陶瓷涂层(16)，以保护所述连接防止被腐蚀。
2.根据权利要求1所述的连接(1)，其特征在于，所述第一部件由铝合金形成。
3.根据权利要求1或2所述的连接(1)，其特征在于，所述第二部件由碳纤维增强塑料材料形成。
4.根据前述权利要求中任意一项所述的连接(1)，其特征在于，所述第一部件为肋材(6)。
5.根据前述权利要求中任意一项所述的连接(1)，其特征在于，所述第二部件为角撑架(7)，用于形成所述肋材(6)与飞机的机身蒙皮(2)之间的机械连接。
6.根据前述权利要求中任意一项所述的连接(1)，其特征在于，所述陶瓷涂层(16)由Al2O3、TiO2或其他陶瓷材料形成。
7.根据前述权利要求中任意一项所述的连接(1)，其特征在于，所述陶瓷涂层(16)的层厚小于0.1mm。
8.根据前述权利要求中任意一项所述的连接(1)，其特征在于，所述角撑架(7)由碳纤维增强热塑性聚合物形成。
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