ES2599452T3 - Método y dispositivo para comprimir un radio de material compuesto - Google Patents

Abstract

Un método para reducir una onda frontal producida en una región de baja presión de compactación (49) de una primera pieza de material compuesto no curado (22) durante la consolidación en una bolsa de vacío (44) con una segunda pieza de material compuesto (21), donde la región de baja presión está a lo largo de un borde superior (45) de un radio (34) en la primera pieza, comprendiendo el método: colocar un dispositivo de revestimiento sobre las piezas primera (22) y segunda (21) que cubre la región de baja presión, donde colocar el revestimiento incluye colocar un primer revestimiento (50) sobre el radio y el borde de radio superior (45) en la primera pieza, y colocar un segundo revestimiento (52) en la segunda pieza que se superponga al primer revestimiento; y usar el dispositivo de revestimiento para aplicar unas cargas de presión atmosférica a la región de baja presión de la primera pieza.

Description

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DESCRIPCION

Metodo y dispositivo para comprimir un radio de material compuesto Campo tecnico

Esta divulgacion se refiere, en general, a metodos y equipos para fabricar laminados de resina reforzados con fibras, y se ocupa mas espedficamente de un metodo y un dispositivo para comprimir un radio en el laminado.

Antecedentes

Los laminados de resina reforzados con fibras pueden consolidarse antes de y/o durante el curado con el fin de eliminar huecos y otras inconsistencias en la pieza curada. La consolidacion puede lograrse aplicando presion al laminado sin curar usando procesos de embolsado de vado y/o de autoclave. En algunos casos, se coloca una placa de revestimiento entre la bolsa de vado y ciertas zonas del laminado tal como un radio, con el fin de garantizar que la presion aplicada se distribuye uniformemente sobre estas zonas. En algunas geometnas de piezas, las regiones de baja presion pueden existir sobre la pieza por cualquiera de una variedad de razones, tales como el entrecruzado de la bolsa de vado sobre ciertas caractensticas de la pieza. Estas zonas de baja presion pueden resultar en una “onda frontal” que se genera en las capas exteriores del laminado, en el que una onda fuera del plano de las capas se fuerza desde las regiones de alta presion a las regiones de baja presion mencionadas anteriormente. Las ondas frontales son indeseables debido a que dan lugar a distorsiones de fibra fuera del plano que pueden provocar huecos en el laminado.

El documento de Musch G et al “Tooling with reinforced elastomeric materials” Fabricacion de material compuesto, Butterworth Scientific, Guildford, Surrey, GB, vol. 3., n.° 2, 1 de enero de 1992, paginas 101-111 divulga un intensificador complejo para su uso que pretende proporcionar un refuerzo preimpregnado de material compuesto continuo para dar un efecto de placa de revestimiento.

El documento EP0368734 divulga un dispositivo para realizar el moldeo de paneles auto-reforzados de material compuesto con una matriz termocurable. El dispositivo comprende un bloque, una bolsa de sellado cuyo borde periferico esta conectado al bloque por un cordon de sellado y unos componentes de calibracion solidos y no deformables. El panel se coloca en un volumen sellado definido entre el bloque y la bolsa, mientras que los componentes se colocan en el exterior de este volumen, por encima de la bolsa y entre los refuerzos del panel. Los componentes de calibracion se unen por una estructura ngida. Por lo tanto, cuando el volumen se coloca al vado y cuando el dispositivo se coloca en un horno o en un autoclave, se aplica una presion uniforme al panel por la bolsa y los componentes para garantizar el mantenimiento de la geometna de los refuerzos.

Por consiguiente, existe una necesidad de un metodo y un dispositivo para reducir las ondas frontales en los laminados de resina de fibra reforzada durante la consolidacion, espedficamente en los que pueden producirse cerca del borde de un radio en el laminado. Tambien hay una necesidad de reducir las zonas de regiones de baja presion sobre el laminado provocadas por un entrecruzado de una bolsa de vado.

Sumario

De acuerdo con la presente invencion, se proporciona un metodo y un dispositivo para reducir una onda frontal producida en una region de baja presion de compactacion de acuerdo con las reivindicaciones adjuntas.

El metodo y el dispositivo divulgados reducen las ondas frontales en las capas de laminado provocadas por un entrecruzado de una bolsa de vado usada para consolidar el laminado. El dispositivo es de construccion relativamente simple, puede reutilizarse y es de facil instalacion. El dispositivo se usa para comprimir una region de una zona de baja presion en el laminado, tal como un borde de un radio, provocada por el entrecruzado de la bolsa sobre el borde de radio. El dispositivo incluye un primer revestimiento que cubre el radio, y un segundo revestimiento que cubre la primera pieza y el borde de radio. El segundo revestimiento tambien se superpone a un segundo laminado de tal manera que la presion de consolidacion aplicada al segundo laminado se transfiere a traves del segundo revestimiento sobre el borde de radio. En una disposicion, los revestimientos primero y segundo pueden estar integrados para formar una sola unidad. En otras realizaciones, pueden unirse multiples dispositivos entre sf unos junto a otros. Las realizaciones divulgadas pueden reducir las ondas frontales en los laminados durante el proceso de consolidacion, lo que resulta en piezas curadas que pueden presentar huecos e inconsistencias reducidas, y propiedades mecanicas deseadas.

De acuerdo con una realizacion divulgada, se proporciona un metodo de reducir una onda frontal en una pieza laminada de material compuesto durante la consolidacion. El metodo comprende transmitir unas cargas de presion atmosferica a una region de la pieza que tiene una baja presion de compactacion debido al entrecruzado de una bolsa de vado en un borde de la pieza. La region de baja presion puede estar localizada en un borde de un radio en la pieza. Transmitir unas cargas de presion atmosferica puede incluir aplicar las cargas transmitidas al borde de radio usando un revestimiento en la pieza en la region de baja presion.

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De acuerdo con otra realizacion, se proporciona un metodo para reducir una onda frontal producida en una region de baja presion de compactacion de una primera pieza de material compuesto no curado durante la consolidacion en una bolsa de vado con una segunda pieza de material compuesto. El metodo comprende colocar un dispositivo de revestimiento sobre las piezas primera y segunda que cubra la region de baja presion, y usar el revestimiento para aplicar las cargas de presion atmosferica a la region de baja presion de la primera pieza. La region de baja presion puede estar a lo largo de un borde de un radio en la primera pieza. Colocar el revestimiento incluye colocar un primer revestimiento sobre el radio y el borde de radio en la primera pieza, y colocar un segundo revestimiento en la segunda pieza superponiendose al primer revestimiento. Usar el revestimiento para aplicar una presion incluye usar el segundo revestimiento para aplicar una presion al primer revestimiento en la region de baja presion.

De acuerdo con una disposicion adicional, se proporciona un metodo de compresion de una seccion de radio de una pieza de laminado de fibra reforzada durante la consolidacion. El metodo comprende formar un gran radio en la pieza adyacente a la seccion de radio, y aplicar una presion de compactacion a la pieza, que incluye aplicar una tension en las fibras en la seccion de radio que comprime las fibras en el gran radio. Formar el gran radio en la pieza incluye formar un ala curvada en exceso en la pieza.

De acuerdo con aun otra realizacion, se proporciona un dispositivo para reducir una onda frontal en un borde de una pieza laminada de material compuesto durante la consolidacion. El dispositivo comprende un revestimiento configurado para adaptarse sustancialmente a la forma de y aplicar una presion de compactacion al borde. El borde puede estar localizado a lo largo de un radio en la pieza, y el revestimiento incluye una primera pieza adaptada para colocarse en y aplicar una presion al radio, y una segunda pieza que tiene un extremo que se superpone a la primera pieza y al borde de la pieza. En otra disposicion, las piezas primera y segunda del revestimiento pueden ser integrales entre sf.

En aun otra disposicion, se proporciona un aparato para tensar las fibras en un radio de una pieza laminada de material compuesto reforzada de fibra durante la consolidacion. El aparato comprende un mandril que tiene un gran radio en una zona de ala en exceso del mandril, donde el gran radio tiene un radio de curvatura mayor que el radio de la pieza.

En otra realizacion, se proporciona un dispositivo para reducir una onda frontal generada en un radio de una pieza laminada de material compuesto durante la consolidacion. El dispositivo comprende un revestimiento para aplicar una presion al radio de la pieza. El revestimiento incluye un primer revestimiento adaptado para cubrir el radio y un borde contiguo al radio en el que se genera una onda frontal en la pieza.

El revestimiento incluye ademas un segundo revestimiento que se superpone a la primera pieza y al borde de la pieza para aplicar una presion al borde de la pieza a traves de la segunda pieza del revestimiento.

Un metodo de reducir una onda frontal en una pieza laminada de material compuesto durante la consolidacion, que incluye transmitir las cargas de presion atmosferica a una region de la pieza que tiene una baja presion de compactacion debido al entrecruzado de una bolsa de vado en un borde de la pieza. La region de baja presion se localiza en un borde de un radio en la pieza, y transmitir las cargas de presion atmosferica incluye aplicar las cargas de presion transmitidas en el borde del radio.

El metodo donde transmitir las cargas de presion atmosferica incluye colocar un revestimiento sobre la pieza en la region de baja presion de compactacion.

Un metodo de reducir una onda frontal producida en una region de baja presion de compactacion de una primera pieza de material compuesto no curado durante la consolidacion en una bolsa de vado con una segunda pieza de material compuesto, que incluye colocar un dispositivo de revestimiento sobre las piezas primera y segunda que cubren la baja region de presion; y usar el dispositivo de revestimiento para aplicar las cargas de presion atmosferica a la region de baja presion de la primera pieza. La region de baja presion esta a lo largo de un borde de un radio en la primera pieza, y colocar el dispositivo de revestimiento incluye: colocar un primer revestimiento sobre el radio y el borde del radio en la primera pieza, y colocar un segundo revestimiento en la segunda pieza superponiendose al primer revestimiento.

El metodo donde el uso del dispositivo de revestimiento para aplicar las cargas de presion atmosferica incluye usar el segundo revestimiento para aplicar una presion al primer revestimiento en la region de baja presion.

El metodo donde aplicar la presion de compactacion incluye:

colocar una bolsa de vado sobre la pieza,

colocar la pieza embolsada al vado en un autoclave,

hacer el vado en la bolsa, y

aplicar una presion a la bolsa usando el autoclave.

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Un dispositivo para reducir una onda frontal en un borde de un radio en una pieza laminada de material compuesto durante la consolidacion, que incluye un revestimiento configurado para adaptarse sustancialmente a la forma del radio y aplicar una presion de compactacion a la pieza en el borde del radio.

El dispositivo donde el revestimiento incluye: un primer revestimiento adaptado para colocarse en, y aplicar una presion al radio, y una segunda pieza que tiene un extremo que se superpone a la primera pieza y al borde del radio.

Otro dispositivo para reducir una onda frontal generada en un borde de un radio de una pieza laminada de material compuesto durante la consolidacion, que incluye un revestimiento para aplicar una presion al radio de la pieza, incluyendo el revestimiento un primer revestimiento adaptado para cubrir el radio y el borde de radio, y un segundo revestimiento que se superpone a la primera pieza y al borde de radio para aplicar una presion al borde de radio a traves de la segunda pieza del revestimiento.

El primer revestimiento puede ahusarse en el espesor alrededor del radio.

El segundo revestimiento puede superponerse a la primera pieza del revestimiento y al borde del radio.

Sin embargo, otro dispositivo para reducir una onda frontal generada a lo largo de un borde de un radio de un larguero laminado de material compuesto esta unido a un refuerzo que tiene unas alas inferiores adyacentes al borde de radio durante la consolidacion, que incluyen un primer revestimiento curvado para aplicar una presion al borde de radio y que tiene un espesor que se ahusa a lo largo de su curvatura; y un segundo revestimiento formado integral con el primer revestimiento, teniendo el segundo unas alas que se extienden lateralmente superponiendose respectivamente a las alas inferiores del refuerzo y teniendo un extremo que se superpone al borde de radio para transmitir una presion de consolidacion desde las alas del refuerzo al borde de radio a traves del primer revestimiento, incluyendo ademas el segundo revestimiento una alma adaptada para enfundarse sobre el refuerzo.

Otro metodo mas de fabricacion de un conjunto de estructura de material compuesto que incluye un larguero laminado unido a un refuerzo, que incluye formar y precurar el refuerzo; poner el larguero laminado sobre un mandril que tiene un radio; ensamblar el refuerzo precurado con el larguero, que incluye colocar una capa de adhesivo entre un ala inferior del refuerzo y una alma del larguero; instalar un dispositivo de revestimiento en el conjunto, que incluye moldear una primera pieza del dispositivo de revestimiento con un extremo del refuerzo superponiendose un ala inferior en el refuerzo, y moldear una segunda pieza del dispositivo de revestimiento integral con la primera pieza, incluyendo moldear la segunda pieza para conformarse con un radio formado en el larguero; embolsar al vacfo el conjunto; colocar el conjunto en un autoclave; y usar una presion de autoclave para consolidar el conjunto, incluyendo usar el dispositivo de revestimiento para transmitir una presion desde el ala inferior a un borde del radio formado en el larguero.

Breve descripcion de las ilustraciones

La figura 1 es una ilustracion de una vista lateral de un conjunto de estructura de material compuesto.

La figura 2 es una ilustracion de una vista lateral tomada en la direccion '2' en la figura 1.

La figura 3 es una ilustracion de una vista en seccion ampliada que muestra la formacion de una onda frontal en las capas superiores del larguero en el extremo del refuerzo.

La figura 4 es una ilustracion de una vista en seccion del conjunto de estructura de material compuesto, que muestra el uso de un dispositivo de revestimiento para reducir la onda frontal mostrada en la figura 3.

La figura 5 es una ilustracion de una vista en seccion de un primer revestimiento que forma parte del dispositivo de revestimiento mostrado en la figura 4.

La figura 6 es una ilustracion de una vista de extremo de un segundo revestimiento que forma parte del dispositivo mostrado en la figura 4.

La figura 7 es una ilustracion de una vista en perspectiva del segundo revestimiento.

La figura 8 es una ilustracion de una vista en perspectiva de un lateral del refuerzo mostrado en las figuras 1-4 que tiene el segundo revestimiento instalado en el mismo.

La figura 9 es una ilustracion de una vista isometrica de otra forma del dispositivo de revestimiento que esta instalado en el refuerzo.

La figura 10 es una ilustracion de una vista en perspectiva de un lado de otra realizacion del dispositivo de revestimiento.

La figura 11 es una ilustracion de una vista isometrica del lado opuesto del dispositivo de revestimiento mostrado en la figura 10.

La figura 12 es una ilustracion del dispositivo de revestimiento mostrado en las figuras 10 y 11 instalado en un par de refuerzos.

La figura 13 es una ilustracion de una vista en seccion de un conjunto laminado que muestra un metodo alternativo de reducir las ondas frontales.

La figura 14 es un diagrama de flujo simplificado que ilustra un metodo para reducir una onda frontal.

La figura 15 es una ilustracion de un metodo alternativo para reducir una onda frontal.

La figura 16 es una ilustracion de un diagrama de flujo de la produccion de aeronaves y la metodologfa de servicio.

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La figura 17 es una ilustracion de un diagrama de bloques de una aeronave.

Descripcion detallada

Haciendo referencia primero a las figuras 1 y 2, un conjunto de estructura de material compuesto 20 comprende un refuerzo 21, tambien denominado algunas veces como una primera pieza, y un larguero 22 tambien denominado algunas veces en el presente documento como una segunda pieza. El refuerzo 21 esta unido a un larguero 22 por una capa de adhesivo 40. El refuerzo 21 puede comprender un material compuesto de resina reforzado con fibra, y en el ejemplo ilustrado, tiene una seccion transversal en forma de I formada por l alas superior e inferior 24, 26 unidas entre sf por un alma 28. Si bien se muestra una seccion transversal en forma de I en las figuras, el refuerzo 21 puede tener otras formas de seccion transversal, tales como, sin limitacion, C, J, Z, L y las formas de U invertida. El larguero 22 comprende un laminado de resina reforzada con fibra que tiene un alma 30 y un ala 32 que forma una seccion transversal en forma de L, sin embargo, son posibles otras geometnas de seccion transversal, tales como, sin limitacion, una seccion en “C”. El larguero 22 puede formar, por ejemplo y sin limitacion, parte del fuselaje de un vetnculo aeroespacial (no mostrado) tal como un ala o un estabilizador (no mostrado).

El alma 30 transiciona al ala 32 a traves de un radio 34 definido entre unos puntos de tangencia indicados por las lmeas de rotura 36 en la figura 1. Como se ve mejor en la figura 2, el ala inferior 26 del refuerzo 21 se superpone y se une a la superficie superior 35 del alma 32. La figura 1 ilustra un mandril 38 para soportar el larguero 22 durante la consolidacion y el curado del larguero 22. En el ejemplo ilustrado, el refuerzo 21 es una pieza pre-curada que esta unida al larguero 22, sin embargo, en otras realizaciones, el refuerzo 21 puede comprender una pieza de material compuesto no curado que se co-cura con el larguero 22. Las formas del refuerzo 21 y del larguero 22 ilustran simplemente una amplia variedad de posibles formas y geometnas de las piezas.

Haciendo referencia ahora a la figura 3, despues de que el refuerzo 21 y el larguero 22 se ensamblan con una capa de adhesivo 40 entre los mismos, se sella una bolsa de vacfo (no mostrada en la figura 3) sobre el conjunto 20, que a continuacion puede colocarse en un autoclave (no mostrado) para su consolidacion y curado. El radio 34 tiene un borde superior 45 que esta separado del extremo exterior 46 del ala inferior del refuerzo 21. Cuando se vacfa, la bolsa puede entrecruzarse sobre el borde 45 del radio 34. El entrecruzado de la bolsa sobre el borde 45 puede resultar en una region 49 de baja presion de compactacion en el borde 45 cuando se aplica una presion de autoclave P durante la consolidacion y el curado del larguero 22. La presion de compactacion P aplicada da como resultado la deformacion de las fibras en las capas superiores 42 a lo largo del radio 34 lo que las impulsa a que se muevan en la direccion de la flecha 51 hacia la region de baja presion 49. El movimiento de la fibra hacia la region de baja presion 49 puede dar como resultado la generacion de una onda frontal 44 en las capas superiores 42 del larguero 22 a medida que las capas 42 estan comprimiendose en las otras zonas del radio 34. Esta onda frontal 44 puede dar lugar a arrugas, huecos u otras inconsistencias no deseadas en el larguero 22 despues del curado.

Haciendo referencia a la figura 4, con el fin de reducir o eliminar la onda frontal 44 mostrada en la figura 3 provocada por la region 49 (figura 3) de baja presion, se instala un dispositivo 48 sobre el radio 34 del larguero 22 y el ala inferior 26 del refuerzo 21. El dispositivo 48 incluye un primer revestimiento inferior 50 que cubre el radio 34 del larguero 22, que incluye el borde superior 45. El extremo superior 56 del primer revestimiento 50 hace tope con el extremo exterior 26 del ala inferior 26. El dispositivo 48 incluye ademas un segundo revestimiento superior 52 que descansa sobre el ala inferior 26 y se superpone al extremo superior 56 del primer revestimiento 50. El segundo revestimiento 52 se superpone al extremo superior 56 del primer revestimiento 50 una distancia preseleccionada D. Como se tratara mas adelante con mas detalle, en una disposicion, los revestimientos primero y segundo 50, 52 pueden estar integrados en una sola unidad, mientras que de acuerdo con la presente invencion son unidades separadas. Una bolsa de vacfo 44 se sella sobre el conjunto 20 y se usa para aplicar una presion de compactacion a las piezas y al revestimiento 48.

Como se muestra en la figura 5, el primer revestimiento 50 incluye un radio interior R conformado sustancialmente con el radio 34. El primer revestimiento 50 tiene un espesor T en su extremo superior 56 que en general coincide con el espesor combinado del ala inferior 26 y la capa de adhesivo 30. El primer revestimiento 50 se ahusa en su espesor desde su extremo superior 56 hasta su extremo inferior 58. El espesor reducido del extremo inferior 58 que resulta de este ahusamiento puede reducir el trazado impartido al larguero 22 por el primer revestimiento 50 durante el proceso de compactacion. En otras realizaciones, el primer revestimiento 50 puede no ser ahusado en su espesor.

Haciendo referencia a la figura 6, el segundo revestimiento 52 incluye un alma ranurada 52a que cubre el alma 28 del refuerzo 21, y que se extiende longitudinalmente hacia las alas 52b que se superponen a las alas 26 en el refuerzo 21.

Haciendo referencia a la figura 4 durante el funcionamiento, el dispositivo 48 esta instalado o como dos unidades separadas o como una sola unidad en el conjunto 20, de tal manera que el primer revestimiento 50 se superpone al radio 34 y tiene su extremo superior 56 en contacto con el extremo exterior 26a del ala 26. El alma ranurada 52a del segundo revestimiento 52 esta enfundada en los laterales del alma 28 de tal manera que las alas 54 descansan sobre las alas 26 del refuerzo 21 y el extremo exterior 60 se superpone y descansa en el extremo superior 56 del

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primer revestimiento 50. Con el dispositivo 40 instalado como se ha descrito anteriormente, la bolsa de vado 44 puede instalarse sobre el conjunto 20, y el conjunto 20 puede procesarse en un autoclave en el que se aplica una presion P a las piezas ensambladas. El primer revestimiento 50 aplica y distribuye la presion de autoclave P al radio 34 que incluye el extremo superior 56 que se superpone al borde superior 45 del radio 34. La presion de autoclave P tambien presiona las alas 52b contra las alas 26 del refuerzo 21 y en contra el extremo superior 56 del primer revestimiento 50.

La presion aplicada a las alas inferiores 26 se transfiere por el segundo revestimiento 52 al primer revestimiento 50. La tendencia de las capas superiores 42 (figura 3) para producir una onda frontal 44 en el borde 45 se resiste por la presion aplicada al extremo superior 56 por el extremo delantero 60 del segundo revestimiento 52. Por lo tanto, las capas superiores 32 (figura 3) dentro del radio 34 estan obligadas a permanecer sustancialmente en plano durante el proceso de compactacion. La integracion de las piezas de revestimiento 50, 52 en una sola unidad de pieza, provee al dispositivo 48 de una rigidez adicional que puede ayudar en la generacion de resistencia a una onda frontal 44 (figura 4) o agitacion similar o arrugamiento de las capas exteriores 42 en el borde de radio 45.

Las figuras 7 y 8 ilustran detalles adicionales del segundo revestimiento 52. El alma recto 52a incluye una ranura que se extiende longitudinalmente 62 en el mismo, y las alas 52b se extienden lateralmente hacia fuera del alma 52a. El extremo delantero 60 se extiende mas alla del alma 52a y esta adaptado para superponerse al extremo superior 56 en el primer revestimiento 50, como se muestra en la figura 4. El segundo revestimiento 52 puede fabricarse de cualquier material adecuado que posea la resistencia y la rigidez necesaria, incluyendo pero no limitado a un material compuesto de resina reforzado con fibra, tal como, sin limitacion, una resina epoxi reforzada con fibra de carbono. Durante la instalacion del segundo revestimiento 52, la ranura 62 recibe el alma 28 del refuerzo 21 dentro de la ranura 62, y las alas 52b descansan en las alas 26 del refuerzo 21.

La figura 9 ilustra otra disposicion del dispositivo 48 en el que los revestimientos primero y segundo 50, 52 estan integrados en una sola unidad que puede fabricarse moldeando el revestimiento 48 alrededor del extremo del refuerzo 21.

A continuacion, se dirige la atencion a las figuras 10, 11 y 12, que ilustran otra realizacion del dispositivo 20 en la que multiples dispositivos 48 estan integrados en una estructura unitaria. En el ejemplo ilustrado, dos revestimientos de una pieza 48 estan dispuestos uno al lado del otro y estan formados integrales con una pieza de conexion 66 y las extensiones exteriores 68. Los primeros revestimientos 50 se extienden sustancialmente de manera continua a traves de toda la longitud del dispositivo 48. Como se muestra en la figura 12, el dispositivo 48 puede instalarse como una sola unidad sobre dos refuerzos adyacentes 21, que cubren el radio 34 en el larguero 22 (no mostrado en las figuras 10-12). Mientras que la realizacion mostrada en las figuras 10-12 integra diversos dispositivos 48 para su uso con multiples refuerzos 21 que tienen una seccion transversal en forma de I, los multiples dispositivos integrados 48 tambien pueden adaptarse para su uso con unos refuerzos que tengan otras formas de seccion transversal, incluyendo, sin limitacion, C, J, Z, L y las formas de U invertida.

A continuacion, se dirige la atencion a la figura 13 que ilustra otro metodo de comprimir un radio 34 de una manera que reduzca las ondas frontales generadas durante la consolidacion del larguero 30. En este ejemplo, el larguero 30 esta puesto sobre un mandril 38 que tiene una extension lateral 38a. La extension lateral 38a incluye una superficie de herramienta curvada 70 que forma un ala girada en exceso hacia el exterior 72 que tiene un gran radio 74 que es en general mas grande que el radio 34. “Exceso” se refiere al hecho de que el fin principal del ala 72 es colocar las fibras en el radio 34 en tension, y que el ala 72 no puede tener otro fin funcional sustancial. Cuando se aplica la presion de consolidacion P al larguero 30, la presion que actua sobre el ala de gran radio 72 es mayor que la aplicada al radio 34 y crea una tension en las fibras en las capas superiores 42 (figura 3) que se transfiere a las fibras en el radio 34. Esta tension aplicada a las fibras en las capas superiores 42 en el radio 34 puede reducir o eliminar las arrugas y/o las ondas frontales 44 en la zona del radio 34, incluyendo el borde superior 45 (figura 3). Como se usa en el presente documento, “gran” radio se refiere a un radio 74 que es lo suficientemente grande como para producir la tension en las capas superiores 42 necesaria para reducir o eliminar las ondas frontales 44.

A continuacion, se dirige la atencion a la figura 14 que ilustra un metodo de union de piezas de material compuesto de una manera que reduce las ondas frontales en los laminados durante el curado. En la etapa 76, se ensamblan las piezas primera y segunda 22, 21. A continuacion, en la etapa 78, una primera pieza 50 de un revestimiento 48 se coloca en el radio 34 de la primera pieza 22 que cubre un borde 45 del radio 34 y que esta en contacto con la segunda pieza 21. En la etapa 80, una segunda pieza 52 del revestimiento 48 se instala en la segunda pieza 21, al menos parcialmente superponiendose al primer revestimiento 50 en el borde de radio 45. En estas disposiciones en las que las piezas de revestimiento 50, 52 estan integradas en una sola unidad, las etapas 78 y 80 se combinan en una sola operacion. En la etapa 82, las piezas ensambladas 21, 22 que tienen las piezas de revestimiento 50, 52 instaladas en las mismas se embolsan al vacfo. En 84, se hace el vacfo y se aplica la presion de consolidacion a la bolsa, usando por ejemplo, el procesamiento de autoclave. En la etapa 86, se usan las piezas de revestimiento 50, 52 para aplicar una presion al radio 34 que incluye el borde de radio 45 con el fin de transferir las cargas de presion atmosferica al borde de radio 45 y reducir la formacion de ondas frontales en la primera pieza.

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La figura 15 ilustra las etapas de un metodo de reduccion de las ondas frontales en un laminado usando el aparato mostrado en la figura 14. En la etapa 88, un gran radio 74 se forma en una pieza de laminado 21 adyacente a una seccion de radio mas pequena 34 en la pieza 21. En la etapa 90, se aplica la presion de compactacion a la pieza 21, que incluye aplicar la tension en las fibras en la seccion de radio 34 comprimiendo las fibras en el gran radio 74.

Haciendo referencia a continuacion a las figuras 16 y 17, las realizaciones de la divulgacion pueden usarse en el contexto de un metodo 98 de fabricacion y servicio de aeronaves como se muestra en la figura 16 y una aeronave 100, como se muestra en la figura 17. Durante la pre-produccion, el metodo a modo de ejemplo 92 puede incluir la especificacion y el diseno 102 de la aeronave 100 y la consecucion de material 104. Durante la produccion, tiene lugar la fabricacion de los componentes y del subconjunto 106 y la integracion del sistema 108 de la aeronave 100. Durante la etapa 106, el metodo y aparato divulgados pueden emplearse para fabricar unas piezas de materiales compuestos, tales como las secciones de fuselaje que a continuacion se ensamblan en la etapa 108. Despues de esto, la aeronave 100 puede pasar a la certificacion y a la entrega 110 con el fin de ponerse en servicio 112. Mientras, en servicio con un cliente, la aeronave 100 puede programarse para un mantenimiento y un servicio de rutina 114 (que tambien puede incluir una modificacion, una reconfiguracion, una renovacion, y asf sucesivamente).

Cada uno de los procesos del metodo 98 puede realizarse o llevarse a cabo por un integrador de sistemas, un tercero, y/o un operador (por ejemplo, un cliente). Para los fines de esta descripcion, un integrador de sistemas puede incluir, sin limitacion, cualquier numero de fabricantes de aeronaves y subcontratistas principales; un tercero puede incluir, sin limitacion, cualquier numero de distribuidores, subcontratistas y proveedores; y un operador puede ser una lmea aerea, una comparna de arrendamiento, una entidad militar, una organizacion de servicios, y asf sucesivamente.

Como se muestra en la figura 17, la aeronave 100 producida por el metodo a modo de ejemplo 98 puede incluir un fuselaje 116 con una pluralidad de sistemas 118 y un interior 120. El metodo y aparato divulgados pueden emplearse para fabricar secciones de fuselaje que formen parte de la estructura del fuselaje 110. Ejemplos de sistemas de alto nivel 118 incluyen uno o mas de entre un sistema de propulsion 122, un sistema electrico 124, un sistema hidraulico 126 y un sistema ambiental 128. Cualquier numero de otros sistemas pueden incluirse. Aunque se muestra un ejemplo aeroespacial, los principios de la invencion pueden aplicarse a otras industrias tal como la industria del automovil.

El aparato realizado en el presente documento puede emplearse durante una cualquiera o mas de las fases del metodo de produccion y de servicio 98. Por ejemplo, los componentes o los subconjuntos correspondientes al proceso de produccion 106 pueden fabricarse o manufacturarse de una manera similar a los componentes o los subconjuntos producidos mientras la aeronave 100 esta en servicio. Ademas, una o mas realizaciones de aparatos pueden utilizarse durante las fases de produccion 106 y 108, por ejemplo, acelerando considerablemente el montaje de o reduciendo el coste de una aeronave 100. Del mismo modo, puede utilizarse una o mas realizaciones del aparato mientras la aeronave 100 esta en el servicio, por ejemplo, y sin limitacion, para el mantenimiento y el servicio 114.

Aunque las realizaciones de esta divulgacion se han descrito con respecto a ciertas realizaciones a modo de ejemplo, debena entenderse que las realizaciones espedficas son con fines de ilustracion y no de limitacion, ya que otras variaciones se les ocurriran a los expertos en la materia.

Claims (6)

1. 5

   10

   15

   20

   25

   30

   35

   40

   REIVINDICACIONES

   1. Un metodo para reducir una onda frontal producida en una region de baja presion de compactacion (49) de una primera pieza de material compuesto no curado (22) durante la consolidacion en una bolsa de vado (44) con una segunda pieza de material compuesto (21), donde la region de baja presion esta a lo largo de un borde superior (45) de un radio (34) en la primera pieza, comprendiendo el metodo:

   colocar un dispositivo de revestimiento sobre las piezas primera (22) y segunda (21) que cubre la region de baja presion, donde colocar el revestimiento incluye colocar un primer revestimiento (50) sobre el radio y el borde de radio superior (45) en la primera pieza, y colocar un segundo revestimiento (52) en la segunda pieza que se superponga al primer revestimiento; y

   usar el dispositivo de revestimiento para aplicar unas cargas de presion atmosferica a la region de baja presion de la primera pieza.
2. 2. El metodo de la reivindicacion 1, donde aplicar la presion atmosferica incluye:

   colocar la bolsa de vado sobre las piezas de material compuesto primera y segunda,

   colocar la pieza embolsada al vado en un autoclave,

   hacer el vado en la bolsa, y

   aplicar una presion a la bolsa usando el autoclave.
3. 3. El metodo de la reivindicacion 1 o la reivindicacion 2, donde usar el dispositivo de revestimiento para aplicar cargas de presion atmosferica incluye usar el segundo revestimiento (52) para aplicar una presion al primer revestimiento (50) en la region de baja presion.
4. 4. Un dispositivo para reducir una onda frontal generada en una region de baja presion de compactacion (49) de una primera pieza laminada de material compuesto (22) durante la consolidacion con una segunda pieza de material compuesto (21), donde la region de baja presion esta a lo largo de un borde superior (45) de un radio (34) en la primera pieza, comprendiendo el dispositivo:

   un revestimiento para aplicar una presion al radio de la pieza, donde el revestimiento incluye un primer revestimiento (50) adaptado para cubrir el radio (34) y el borde de radio superior (45) de la primera pieza, y un segundo revestimiento (52) adaptado para colocarse sobre la segunda pieza (21) y superponerse al primer revestimiento (50) y al borde de radio superior (45) para aplicar una presion al borde de radio superior (45) a traves del segundo revestimiento (52).
5. 5. El dispositivo de la reivindicacion 4, donde el primer revestimiento (50) se ahusa en espesor alrededor del radio.
6. 6. El dispositivo de la reivindicacion 4 o la reivindicacion 5, donde la segunda pieza (21) tiene un ala inferior (26) y una capa de adhesivo (40) entre el ala inferior (26) y la primera pieza (22), y el primer revestimiento (50) tiene un espesor (T) en un extremo superior (56) que coincide con el espesor combinado del ala inferior (26) y la capa de adhesivo (40) y se ahusa en espesor desde el extremo superior (56) hasta un extremo inferior (58).