ES2350386T3 - Procedimiento de realización de elementos de refuerzo de material compuesto. - Google Patents

Procedimiento de realización de elementos de refuerzo de material compuesto. Download PDF

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Abstract

Procedimiento de realización de por lo menos un elemento de refuerzo, que comprende las fases de: - recortar en placas de fibras dos flancos (2, 4) alargados sensiblemente idénticos que presentan a un lado y el otro de una parte central (6) dos prolongaciones laterales (10, 14); - superponer los flancos (2, 4) y coserlos entre ellos a lo largo de dos líneas (8, 12) paralelas que separan las prolongaciones laterales de las partes centrales; - doblar las prolongaciones laterales (10, 14) a lo largo de las líneas de costura a un lado y el otro del conjunto así formado para formar las bases (22, 24).

Description

La presente invención se refiere a elementos de refuerzo de material compuesto para elementos de estructuras delgadas tales como los paneles, en particular para aeronáutica.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Los aviones o los helicópteros comprenden elementos de estructuras delgadas de una dimensión que puede ser bastante importante, que deben resistir esfuerzos mecánicos variados que se pueden ejercer en diferentes direcciones, a pesar de ser lo más ligero posible.
Es conocido realizar tales elementos de estructura delgada a partir de placas de fibras tales como fibras de carbono, de vidrio o aún de aramida. En las placas, las fibras se montan en capas o se montan plegadas entre ellas particularmente mediante tejido. Las placas disponen así de una cierta firmeza que permite los recortes y las manipulaciones. Ciertas partes son recortadas en estas placas y luego se colocan de forma montada y se impregnan con una resina polimerizable para obtener el elemento de estructura.
Un medio muy conocido de conferir rigidez a los elementos delgados de estructura haciendo mínima la masa de estos elementos delgados consiste en producir refuerzos.
La técnica anterior está particularmente ilustrada por los documentos US 462254, EP 1 023 986, EP 0 056 352, US 5 518 564 y US 4 966 802.
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La invención pretende proponer un medio muy simple de realizar refuerzos a partir de placas delgadas similares a aquellas utilizadas para realizar los elementos de estructuras delgadas.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
A este efecto, se propone un procedimiento de realización de por lo menos un elemento de refuerzo según la reivindicación 1 que comprende las fases de:
-recortar en placas de fibras dos flancos alargados sensiblemente idénticos que presentan a un lado y el otro de una parte central dos prolongaciones laterales;
-superponer los flancos y coserlos entre ellos a lo largo de dos líneas paralelas que separan las prolongaciones laterales de las partes centrales;
-doblar las prolongaciones a lo largo de las líneas de costura a un lado y el otro del conjunto así formado.
Las prolongaciones laterales así dobladas formando nervios de refuerzo del elemento de refuerzo que se extienden dos a dos en dos planos paralelos de modo que forman dos bases por un lado y el otro de un alma del elemento de refuerzo constituido por las partes centrales de los flancos. Las líneas de costura constituyendo así las líneas de plegado naturales. Estas líneas de costura se extienden por lo tanto en la base de dichos nervios y constituyen el punto de fijación de los nervios sobre el refuerzo, lo que aporta una buena conexión y una resistencia incrementada al deterioro, así como una rigidez más grande a la pieza.
La invención se refiere igualmente a un procedimiento según la reivindicación 5.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
La invención se comprenderá mejor y otras características y ventajas se pondrán de manifiesto más claramente a partir de la lectura de la descripción que sigue a continuación proporcionada a título de ejemplo con referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:
-
la figura 1 es una vista en perspectiva de dos flancos recortados en las placas de fibras y montados por costuras de cara a la realización de un elemento de refuerzo según un modo particular de poner en práctica la invención;
-
la figura 2 es una vista en perspectiva de los dos flancos de la figura 1 después del plegado;
-
la figura 3 es una vista en perspectiva de un elemento de refuerzo en el transcurso de realización según una variante de realización;
-
la figura 4 es una vista de cara parcial del elemento de refuerzo de la figura 3;
-
la figura 5 es una vista en perspectiva de elementos de refuerzo montados según una puesta en práctica particular de la invención;
-
la figura 6 es una vista en perspectiva de los elementos de rigidez de la figura 5, ilustrados después del
plegado;
-
la figura 7 es una vista de cara de un panel provisto de una red de refuerzos;
-
la figura 8 presenta este panel en corte según la línea VIII-VIII de la figura 7;
-la figura 9 es una vista en perspectiva de un refuerzo para los refuerzos montados.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
La 1 ilustra la realización de un elemento de refuerzo en forma de refuerzo alargado. La fabricación empieza por el recorte en una placa de fibras de dos flancos idénticos 2, 4 recortados siguiendo una forma longilínea. Se utilizarán de preferencia placas constituidas por una superposición de pliegues unidos entre ellos por una unión capaz de conferir a los pliegues una cohesión que facilite la manipulación de los flancos así como los recortes, por ejemplo un tejido o una costura entre pliegues. Las fibras pueden ser fibras de vidrio, de carbono o aún de aramida.
Los flancos 2, 4 comprenden una parte central 6 que forma una banda rectangular que se extiende sobre toda la longitud de cada flanco. La parte central 6 está bordeada parcialmente sobre sus lados grandes y de manera simétrica por dos prolongaciones laterales 10, 14 que forman bandas rectangulares de un ancho reducido. Estas prolongaciones laterales 10, 14 terminan antes de los extremos de la parte central, lo que define sobre esta última dos extremos libres 16, 18, aquí de longitudes idénticas.
Los flancos 2, 4 se superponen y se cosen juntos
mediante dos costuras 8, 12 rectilíneas paralelas que se
extienden sobre cada flanco a lo largo de la parte central 6 y que separan esta parte de las prolongaciones laterales 10,
14.
La figura 2 representa las placas 2, 4 en una fase siguiente de fabricación. Las prolongaciones laterales 10, 14 están aquí plegadas un ángulo recto, siguiendo las costuras 8, 12, por un lado y el otro de las partes centrales 6 de forma que las prolongaciones laterales 10 de los dos flancos se extienden en un mismo plano, al igual que las prolongaciones laterales 14 se extienden en un mismo plano. Se realizan así las bases 22, 24 de forma simétrica con respecto al plano de contacto entre los dos flancos 2, 4, las bases 22, 24 extendiéndose por una parte y la otra de un alma del refuerzo constituido por las partes centrales del flanco.
El montaje realizado de este modo se impregna entonces de resina, por ejemplo mediante un procedimiento de transferencia muy conocido tal como la inyección de resina bajo presión o la infiltración bajo vacío. La resina es endurecida a continuación aquí por polimerización.
La sección transversal del refuerzo 1 tiene una forma general en I, las dos partes centrales 6 entrelazadas a las placas 2, 4 formando el alma 20 del refuerzo, las prolongaciones laterales 10, 14 formando las bases 22, 24 del refuerzo. Esta sección en I muy conocida permite realizar refuerzos en forma de viga y tiene una buena resistencia a diferentes esfuerzos mecánicos, en particular una resistencia a la flexión, utilizando un mínimo de material lo que permite
limitar el peso y los costes de fabricación.
Se observará que el refuerzo 1 según la invención posee una buena cohesión, las dos partes simétricas formadas por los dos flancos 2, 4 estando unidas entre ellas sobre la longitud por las costuras 8, 12 que aportan fibras de refuerzo, ellas mismas impregnadas de resina, siguiendo una dirección perpendicular al alma 20. El tipo de costura puede estar adaptado para añadir más o menos fibras siguiendo esta dirección.
Además las costuras 8, 12 están realizadas a lo largo del borde del alma 20, en la base de las bases 22, 24 allí donde los esfuerzos están elevados y siguiendo dos líneas muy separadas lo que proporciona la mejor rigidez al conjunto.
Las figuras 3 y 4 representan un refuerzo según una variante de realización, en el transcurso de fabricación a partir de dos flancos 2, 4 similares a aquéllos de la figura 1 que están montados mediante dos costuras 8, 12.
Los extremos libres 16 de cada flanco 2, 4 entrelazados dos a dos, se recubren aquí sobre su cara exterior antes de la operación de plegado con elementos de refuerzo primero, segundo y tercero 30, 32, 34 igualmente recortados en una placa de fibras.
Los elementos de refuerzo 30, 32, 34 tienen una forma rectangular ajustada por tres lados sobre el contorno exterior de los extremos 16. El cuarto lado girado hacia la parte central de los flancos 2, 4 termina para el primer elemento de refuerzo 30 sensiblemente a nivel del extremo de las prolongaciones laterales 10, 14. El cuarto lado del segundo elemento de refuerzo 32 y el cuarto lado del tercer elemento de refuerzo 34 están desplazados sucesivamente de manera que forman una sección en escalera que tiene un grosor reciente hacia el extremo de los flancos 2, 4.
Los dos juegos de tres refuerzos 30, 32, 34 así como las placas de soporte 2, 4 están cosidos juntos en su espesor siguiendo varias líneas de costura 38 que parten del refuerzo más grande 30, para entender el conjunto uniendo las fibras de refuerzo siguiendo una dirección perpendicular al plano. Un elemento de unión podrá ser fijado sobre el extremo 16 del refuerzo 1, por ejemplo taladrando el extremo 16 e instalando en el taladro así realizado un elemento de unión de metal. Un eventual momento de flexión ejercido por la unión es entonces transmitido progresivamente al alma 20 del refuerzo por la variación regular del grosor de los refuerzos 30, 32, 34. El elemento de unión puede ser por ejemplo una horquilla articulada, montada en la punta del refuerzo utilizada como un brazo de unión.
Por supuesto, se podrá modular el número de elementos de refuerzo en función del grosor que se desee obtener. Igualmente, si no se instala ningún elemento de fijación sobre el refuerzo, se podrá suprimir uno o incluso los dos extremos libres del refuerzo.
Las figuras 5 y 6 presentan un procedimiento de montaje de cara por ejemplo a formar un elemento de refuerzo en forma de red. Una primera pieza en bruto del refuerzo 40a en el transcurso de fabricación según el procedimiento presentado anteriormente, comprende dos flancos 2a, 4a cosidos entre ellos, las prolongaciones laterales 10a, 14a no estando aún plegadas.
Una segunda pieza en bruto del refuerzo 40b de un ancho sensiblemente idéntico que está también en transcurso de montaje, comprende de la misma manera dos flancos 2b, 4b cosidos entre ellos. Las prolongaciones laterales no están todavía plegadas.
Las dos piezas en bruto del refuerzo 40a, 40b se superponen longitudinalmente y planas una sobre la otra, sus partes centrales se recubren por lo menos parcialmente. El extremo libre 16b de la segunda pieza en bruto del refuerzo 40b se coloca sobre la parte central 6a de la primera pieza en bruto del refuerzo 40a. Se efectúan entonces las costuras 48 para unir el extremo libre 16b de la segunda pieza en bruto del refuerzo 40b a la parte central 6a de la primera pieza en bruto del refuerzo 40a. Esta operación se facilita por el hecho de que todos los flancos superpuestos están todavía planos.
Como es visible en la figura 6, la segunda pieza en bruto del refuerzo 40b se pliega a continuación, aquí un ángulo recto con relación a la primera pieza en bruto del refuerzo 40a a lo largo de una línea de plegado L que delimita el extremo cosido 16b del resto del segundo refuerzo 40b. Después las prolongaciones laterales 10a, 14a, 10b, 14b de cada pieza en bruto del refuerzo se pliegan a su vez como se ha presentado anteriormente para constituir las bases 22a, 22b. Se obtiene así una red de refuerzos constituida por dos refuerzos unidos entre ellos.
Escogiendo una anchura idéntica para las partes centrales 6a, 6b de cada refuerzo 40a, 40b, las bases 22a y 22b de los dos refuerzos se extienden en un mismo plano. Además, efectuando el plegado del segundo refuerzo 40b siguiendo la línea de plegado L, se obtiene una continuidad de las bases 22a, 22b que se prolongan de un refuerzo al otro.
Según un aspecto particular de la invención, se refuerzan los refuerzos uniendo las bandas de refuerzo 52a, 52b recortadas en placas de fibras, que se ajustan sobre las bases 22a, 22b de los refuerzos. En el ejemplo ilustrado en la figura 6, una banda de refuerzo 52a recubre la base 22a del primer refuerzo 40a mientras que una banda de refuerzo 52b recubre la base 22b del segundo refuerzo 40b. Las bandas de refuerzo están cosidas sobre las bases 22a, 22b mediante costuras 54, que se aprecian igualmente en la figura 8. Se observará que aquí las bandas de refuerzo 52a, 52b se recubren al nivel de la unión entre los refuerzos 40a, 40b, lo que contribuye a reforzar esta unión.
La figura 7 presenta varios refuerzos 62, 68 montados entre ellos según la técnica presentada anteriormente, para formar un elemento de refuerzo en forma de red de malla destinada a reforzar un panel 60 recortado en una placa de fibras y en forma por ejemplo de un patrón o un molde. La red de refuerzo así realizada se coloca sobre el panel, las bases en contacto con el panel estando cosidas sobre éste.
La figura 8 presenta el montaje de refuerzos 62 de red
de refuerzo sobre el panel 60. Costuras 64 unen la base
inferior 24 del refuerzo al panel 60. Todas las bases de todos los refuerzos que componen la red de refuerzo están cosidas al panel 60.
Utilizando los mismos materiales para la piel 60 y los refuerzos 62, 68, se asegura una buena homogeneidad del conjunto, al hacer las uniones entre materiales similares.
La figura 9 presenta otro tipo de banda de refuerzo 72 en forma de cruz, que recubre simultáneamente la base superior del primer refuerzo 62 así como la base superior de dos refuerzos 68 alineados que se extienden a un lado y al otro del primer refuerzo 62. Costuras 66 unen a continuación la banda en Cruz 72 a las bases de los refuerzos 62, 68. Este refuerzo está particularmente adaptado para reforzar los cruces de la red de malla presentada en la figura 7.
El conjunto constituido por la red de refuerzo y el panel así realizado se impregna entonces de resina, por ejemplo mediante un procedimiento de transferencia muy conocido, y después se polimeriza.
Se obtiene así un panel reforzado en el cual las costuras mejoran en gran medida su tolerancia al deterioro. En efecto, las costuras impiden que los refuerzos se desagreguen o se separen del panel, por ejemplo en caso de choque que conduzca a una delaminación de la resina al nivel de la interfaz entre el panel y la red de refuerzo.
De una manera general, las costuras pueden ser realizadas de diferentes maneras, en particular utilizando el punto "stitching tufting" y el número de costuras se puede adaptar para realizar un refuerzo particular de las uniones.
Se utilizará de preferencia el mismo tipo de fibras de aquel que compone los flancos y las bandas de refuerzo. Además, la orientación de las fibras de refuerzo para los refuerzos se puede adaptar para privilegiar una u otra
5 dirección del refuerzo en función de la dirección de los esfuerzos soportados por el refuerzo, a fin de mejorar la resistencia mecánica, como es muy conocido.

Claims (9)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Procedimiento de realización de por lo menos un elemento de refuerzo, que comprende las fases de:
    -recortar en placas de fibras dos flancos (2, 4) alargados sensiblemente idénticos que presentan a un lado y el otro de una parte central (6) dos prolongaciones laterales (10, 14);
    -superponer los flancos (2, 4) y coserlos entre ellos a lo largo de dos líneas (8, 12) paralelas que separan las prolongaciones laterales de las partes centrales;
    -doblar las prolongaciones laterales (10, 14) a lo largo de las líneas de costura a un lado y el otro del conjunto así formado para formar las bases (22, 24).
  2. 2.
    Procedimiento según la reivindicación 1 en el cual las partes centrales (6) de los flancos se prolongan más allá de las prolongaciones laterales para definir por lo menos un extremo libre (16, 18) del elemento de refuerzo.
  3. 3.
    Procedimiento según la reivindicación 2 en el cual se cose sobre el extremo libre por lo menos un elemento de refuerzo (30, 32, 34) recortado en una placa de fibras y cosido al extremo libre.
  4. 4.
    Procedimiento según la reivindicación 3 en el cual se cose varios elementos de refuerzo (30, 32, 34) a un lado y el otro del extremo libre.
  5. 5.
    Un procedimiento de realización de un elemento de refuerzo que comprende las fases de:
    -recortar en placas de fibras dos flancos (2a, 4a) alargados sensiblemente idénticos que presentan a un lado y el otro de una parte central (6a) dos prolongaciones laterales (10a, 14a);
    -superponer los flancos (2a, 4a) y coserlos entre ellos a lo largo de dos líneas (8a, 12a) que separan las prolongaciones laterales de las partes centrales para obtener una primera pieza en bruto de refuerzo (40a);
    -recortar las placas de fibras otros dos flancos (2b, 4b) alargados sensiblemente idénticos que presentan a un lado y el otro de una parte central (6b) dos prolongaciones laterales (10b, 14b), los flancos presentando por lo menos un extremo libre (16b);
    -
    superponer los flancos (2b, 4b) y coserlos entre ellos a lo largo de dos líneas (8b, 12b) que separan las prolongaciones laterales de las partes centrales para obtener una segunda pieza en bruto de refuerzo (40b);
    -
    superponer las dos piezas en bruto de refuerzo de manera que el extremo libre (16b) de la segunda pieza en bruto de refuerzo (40b) esté enfrente de la parte central (6a) de la primera pieza en bruto de refuerzo (40a);
    -coser el extremo libre (16b) de la segunda pieza en bruto de refuerzo a la parte central de la primera pieza en bruto de refuerzo;
    -
    doblar la segunda pieza en bruto de refuerzo (40b) de manera que se extienda transversalmente a la primera pieza en bruto de refuerzo;
    -
    doblar en ángulo recto las prolongaciones laterales (10a, 14a, 10b, 14b) a lo largo de las líneas de costura (8a,
    12a, 8b, 12b) de forma que las prolongaciones laterales formen bases (22a, 24a, 22b, 24b).
  6. 6. Procedimiento según la reivindicación 5 en el cual
    sobre las bases se cosen bandas de refuerzo (52a, 52b) 5 recortadas en una placa de fibras.
  7. 7. Procedimiento según la reivindicación 6 en el cual las bandas de refuerzo (52a, 52b) se cruzan al nivel de una unión del elemento de refuerzo.
  8. 8. Procedimiento según la reivindicación 5 en el cual
    10 se cose una cruz de refuerzo (72) recortada en una placa de fibras sobre las bases al nivel de una unión del elemento de refuerzo.
  9. 9. Procedimiento de realización de un panel de
    refuerzo que comprende las fases de: 15 -recortar en una placa de fibra un panel (60);
    -realizar un elemento de refuerzo según la reivindicación 1 o según la reivindicación 5;
    - traer el elemento de refuerzo sobre el panel y
    coser las bases del elemento de refuerzo enfrente del panel 20 con este último.
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