ES2207452T3 - Procedimiento para la fabricacion de un perfil a partir de un material hibrido. - Google Patents

Procedimiento para la fabricacion de un perfil a partir de un material hibrido.

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Abstract

Procedimiento para la fabricación de un perfil a partir de un material híbrido, en el que se emplea una construcción de capas que se conforma a partir de varias capas planas de diferentes materiales orientadas de un modo uniforme y dispuestas unas sobre otras, que se apilan de modo cambiante y en un número cualquiera, en el que se considera una serie de capas realizada por capas de metal y capas preimpregnadas que se conforma con una capa preimpregnada que se encuentra a ambos lados de la capa de metal en cuestión y que se encuentra en estado no endurecido, y que finaliza con una capa de metal situada en el exterior, caracterizado por las siguientes etapas: a) sobre cada una de las capas de metal se superpone la capa preimpregnada reforzada por fibra de material de fibras de carbono preimpregnado o plástico reforzado con fibras de vidrio preimpregnado o fibra de aramida preimpregnada que se encuentra en estado húmedo, cuyo medio de impregnación que se endurece con el calor humedece la superficie de las capas de metal, o viceversa, hasta que se concluye la conformación de las capas, b) a continuación, se conforma la sección transversal de la construcción de capas con un dispositivo para la conformación plástica en varias etapas de conformación que se suceden a través de la conformación por presión o por doblado hasta que se consigue una forma de perfil predefinida con una sección transversal modificada en su forma de la construcción de capas c) a continuación se posiciona la construcción de capas conformada en un autoclave, y allí se endurece bajo la presión mecánica y la solicitación de temperatura que sobre ella actúan, gracias a lo cual se consigue una forma de perfil definitiva.

Description

Procedimiento para la fabricación de un perfil a partir de un material híbrido.
La invención trata de un procedimiento para la fabricación de un perfil a partir de un material híbrido según el preámbulo de la reivindicación 1.
Los procedimientos para la fabricación de perfiles con construcción híbrida se conocen por ejemplo a partir del documento EP-A-473 843. Según éste, la construcción híbrida se endurece en un plano, y se procesa por medio de procedimientos de conformación conocidos. La capacidad de conformación de estos procedimientos de conformación está limitada de tal manera que, con ellos, a través de la conformación plástica de los perfiles (hechos de materiales híbridos) sólo se pueden alcanzar radios relativamente grandes. Debido a ello, un uso de las aplicaciones de perfil realizadas de esta manera sólo será posible de un modo limitado en la construcción de aviones, o bien no será suficiente allí para todas las finalidades de empleo. Además, las desviaciones del contorno determinadas por la recuperación elástica de las capas que en un principio se habían alojado de modo plano [productos preimpregnados y capa(s) de metal], a partir de las cuales se conforman estos perfiles, son muy difíciles de dominar después de la finalización de la conformación y durante el endurecimiento posterior, en cuyo caso le esperan al personal técnico experimentado deslaminaciones indeseadas de las (varias) capas a partir de las cuales se integra la construcción del perfil, las cuales pueden aparecer muy rápidamente según su experiencia al usar el procedimiento por él conocido.
Adicionalmente, el especialista sabe también que normalmente se modifica la forma de las capas metálicas de modo individual a través de los conocidos procedimientos de deformación, para así conseguir determinadas capas metálicas con una sección transversal conformada de modo correspondiente para la posterior construcción del perfil. Cada capa requiere en este caso un contorno propio, es decir, para evitar las desviaciones en el grosor de las capas se han de considerar diferentes realizaciones que llevan a elevados costes de las herramientas o bien a elevados costes de fabricación. A continuación se apilan las capas metálicas y a continuación se pegan (se endurecen), para así conseguir la construcción del perfil indicada. Con esta tecnología, del mismo modo, sólo se pueden conseguir perfiles con radios relativamente grandes.
Como consecuencia de esto, la invención se basa en el objetivo de presentar un procedimiento con el que se superen las desventajas del estado de la técnica y se consigan perfiles a partir de un material híbrido en cualquier forma sin trabajo(s) posterior(es) adicional(es), como por ejemplo el costoso enderezado de los perfiles fabricados.
Este objetivo se alcanza a través de las medidas indicadas en la reivindicación 1. En las reivindicaciones subordinadas se proporcionan variantes y configuraciones adecuadas de estas medidas.
La invención se explica con más detalle en un ejemplo de realización a partir de los dibujos anexos.
Se muestra:
Fig. 1 una construcción de capas formada por varias capas de metal y capas preimpregnadas;
Fig. 2 la construcción de capas según la Fig. 1 después de que haya sucedido la conformación en el estado final endurecido;
Fig. 3 el detalle X de la Fig. 2.
Se antepone el hecho de que la construcción de capas según la Fig. 1 está formada por varios planos de recortes de capas de metal y capas preimpregnadas 1, las cuales están apiladas en un número cualquiera de modo cambiante. El material del recorte se preprocesa, dado el caso, en una etapa de trabajo (no considerado con más detalle), y a continuación se recorta a la medida correspondiente de una capa.
El procedimiento presentado para la fabricación de un perfil a partir de un material híbrido usa una construcción por capas que está conformada por varias capas de metal y preimpregnadas dispuestas unas sobre otras, cuyo número no está limitado por el grosor o rigidez deseada del perfil existente en el estado final. Las capas conformadas como capas de metal o capas preimpregnadas 1 se depositan unas sobre otras de modo plano, y se orientan todas del mismo modo. En este caso, estas capas de apilan de modo cambiante y en un número cualquiera. Según la Fig. 1, la construcción interna de capas comprende (siempre) una capa de metal 1 que tiene a cada uno de sus dos lados (en la superficie de base y de cubierta de la capa en forma de paralelepípedo) de modo plano una capa preimpregnada 2. La región visible situada en el exterior del paquete apilado (más concretamente: la superficie base y de cubierta del paquete) se cierra con una capa de metal 1 situada sobre una capa preimpregnada 2 situada por debajo.
El transcurso real del procedimiento para la fabricación de un perfil compuesto por un material híbrido comienza con la realización de una etapa a), según el cual sobre cada una de las capas de metal 1 se superpone una capa preimpregnada 2 reforzada por fibra que se encuentra en estado húmedo, cuyo medio de impregnación que se endurece con el calor humedece la superficie de las capas de metal, o al revés, hasta que se concluye la conformación de las capas.
Esta conformación de las capas es sometida a continuación a varias etapas de conformación que se suceden.
Según esto, esta conformación de las capas se somete a continuación a una conformación según una etapa b) con un dispositivo (no mostrado en las figuras) para la conformación plástica en varias etapas de conformación que se suceden hasta que se consigue una forma de perfil predefinida con una sección transversal conformada de la construcción de capas.
En el caso del dispositivo, se trata en su mayor parte de una máquina con la que la construcción de capas en un paquete se conforma de modo plástico en una etapa de trabajo a través del doblado, canteado, forjado por laminación, compresión u otros procedimientos de conformación conocidos por el especialista, a través de lo cual la sección transversal de la construcción de capas [después de la finalización de la etapa b)] experimenta en estado cerrado (en estado de contacto de las capas) una forma de perfil predefinida (modificada respecto a la conformación plana), o bien un doblado en forma de gancho o una realización en ángulo recto (plegado), con un pequeño radio. Tal y como se ha indicado, en esta situación después de haber finalizado la conformación, las capas de la construcción de capas están situadas unas sobre otras de modo que se pueden desprender.
A continuación, en una etapa posterior c) se posiciona la construcción de capas conformada en un autoclave, y allí se endurece bajo la presión mecánica y la solicitación de temperatura que actúan sobre ella. Puesto que las capas individuales (capas de metal 1 y capas preimpregnadas 2), después de haber finalizado la conformación de la construcción de capas están apiladas de modo que se pueden separar y de modo cambiado en el orden previsto, se emplean medios de apoyo o de fijación adecuados, para llevar a cabo durante el endurecimiento con estos medios una calibración de la construcción de capas en una posición de endurecimiento determinada, para que las desviaciones de contorno producidas a través de la conformación sean corregidas. Dependiendo de los materiales híbridos empleados, el proceso de endurecimiento de la construcción de capas en el autoclave se lleva a cabo a una temperatura entre 120 y 180º, con un tiempo de espera entre 60 y 120 minutos y una solicitación de presión de 2 a 10 bar.
Una forma de perfil finalizada (totalmente endurecida) obtenida después de la finalización del proceso de endurecimiento está representada en la Fig. 2. Además se muestra adicionalmente en la Fig. 3 el detalle X, en la posición de la construcción de capas indicada en la Fig. 2. En la representación en detalle se reconoce claramente la sucesión de capas mencionadas previamente en la Fig. 1, cuya sección transversal en el paquete, previamente (según las tecnologías conocidas) se conforma a través del doblado (plegado) y forja por laminación o compresión, para conseguir la forma de la sección transversal deseada según la Fig. 2. Se trata de una sección transversal de puntal longitudinal (que se puede usar en la construcción de aviones), que está compuesta por varias capas apiladas de chapa y por ejemplo material reforzado de fibras de carbono preimpregnado o plástico reforzado con fibras de vidrio preimpregnado.
Resumiendo, la solución presentada trata de un procedimiento para la fabricación de un perfil de cualquier forma a partir de un material híbrido, en el que el perfil se construye en varias etapas de conformación que se suceden a través del doblado, canteado, forjado por laminación, compresión, mezcla, etc. a partir de recortes planos. Los recortes planos están hechos de capas de metal 1 y de capas preimpregnadas 2, que son apiladas de modo cambiante en un número cualquiera, por ejemplo según el modelo de la Fig. 1. A continuación, la construcción de capas conformada se endurece en un autoclave. A través de un apoyo/fijación adecuado durante el endurecimiento se pueden calibrar las desviaciones del contorno que se producen a través de la conformación, como por ejemplo torsiones, desviaciones angulares, curvaturas, etc.
No es necesario un procesado posterior de los perfiles, por ejemplo un enderezamiento de los perfiles. Debido a las etapas específicas de trabajo, este procedimiento representa una posibilidad extremadamente rentable desde el punto de vista económico de fabricar perfiles a partir de un material híbrido con pequeños radios.

Claims (6)

1. Procedimiento para la fabricación de un perfil a partir de un material híbrido, en el que se emplea una construcción de capas que se conforma a partir de varias capas planas de diferentes materiales orientadas de un modo uniforme y dispuestas unas sobre otras, que se apilan de modo cambiante y en un número cualquiera, en el que se considera una serie de capas realizada por capas de metal y capas preimpregnadas que se conforma con una capa preimpregnada que se encuentra a ambos lados de la capa de metal en cuestión y que se encuentra en estado no endurecido, y que finaliza con una capa de metal situada en el exterior, caracterizado por las siguientes etapas,
a) sobre cada una de las capas de metal se superpone la capa preimpregnada reforzada por fibra de material de fibras de carbono preimpregnado o plástico reforzado con fibras de vidrio preimpregnado o fibra de aramida preimpregnada que se encuentra en estado húmedo, cuyo medio de impregnación que se endurece con el calor humedece la superficie de las capas de metal, o viceversa, hasta que se concluye la conformación de las capas,
b) a continuación, se conforma la sección transversal de la construcción de capas con un dispositivo para la conformación plástica en varias etapas de conformación que se suceden a través de la conformación por presión o por doblado hasta que se consigue una forma de perfil predefinida con una sección transversal modificada en su forma de la construcción de capas
c) a continuación se posiciona la construcción de capas conformada en un autoclave, y allí se endurece bajo la presión mecánica y la solicitación de temperatura que sobre ella actúan, gracias a lo cual se consigue una forma de perfil definitiva.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque durante el endurecimiento se lleva a cabo a través de medios adecuados de apoyo u otros medios de fijación una calibración de la construcción de capas conformada en una posición de endurecimiento modificada, para eliminar de este modo las desviaciones del contorno producidas a través de la conformación.
3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se conforma una construcción de capas que se integra a partir de los recortes planos de capas de metal y capas preimpregnadas que son apilados de modo cambiante en un número cualquiera.
4. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la sección transversal de la construcción de capas se cambia de forma principalmente a través del doblado, canteado, forjado por laminación, mezcla o compresión, a través de lo cual también se pueden conseguir formas de perfil de materiales híbridos con radios pequeños.
5. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque dependiendo de los materiales empleados, el proceso de endurecimiento de la construcción de capas en autoclaves se lleva a cabo a una temperatura entre 120 y 180ºC, con un tiempo de espera entre 60 y 120 minutos, y una solicitación de presión de 2 a 10 bar.
6. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la construcción de capas se conforma a partir de varias capas apiladas de chapa y de material preimpregnado.
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