RU2774914C2

RU2774914C2 - Method and tool for production of part by injecting resin into billet of woven fibers

Info

Publication number: RU2774914C2
Application number: RU2020101911A
Authority: RU
Inventors: Ромен ПЛАНТ; Сильвен КОРРАДИНИ; Марк-Эмманюэль Жан Франсуа ТЕШЕ
Original assignee: Сафран Эркрафт Энджинз
Priority date: 2017-07-07
Filing date: 2018-07-05
Publication date: 2022-06-24

Abstract

FIELD: casting.

SUBSTANCE: invention relates to a method for the manufacture of a part by injecting resin into a billet of woven fibers. The method includes stages of: c) giving a shape to the billet, d) molding the billet, and e) injecting resin into the billet, and casting. In this case, the stage e) is implemented using a tool containing a mold, a counter-mold, and a means for injecting resin. At the same time, the stage e) contains following substages: e1) partial opening of the tool by separation the mold from the counter-mold or vice versa, e2) injection of resin to the tool, e3) closing of the tool by approach of the mold to the counter-mold or vice versa, and e4) increase in the pressure, and heating of the impregnated billet between the mold and the counter-mold.

EFFECT: simplification of the manufacture of a part, time saving and reduction in the risk of damage to the part, when it is moved from one tool to another.

11 cl, 9 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Настоящее изобретение относится к способу и инструменту для получения детали путем инжекции смолы в заготовку из тканых волокон.The present invention relates to a method and tool for producing a part by injecting resin into a preform of woven fibers.

Уровень техникиState of the art

Деталь, в частности, турбомашины, такую как лопатка вентилятора, можно изготовить путем инжекции смолы в заготовку из тканых волокон. Этот способ формования, называемый RTM (акроним от английского выражения Resin Transfer Molding), является хорошо известным в уровне техники способом изготовления, состоящим в помещении волокнистой заготовки, содержащей по меньшей мере одну наружную стенку из сухой ткани, в непроницаемую полость инструмента и заполнении этой полости пропиточной смолой, обычно эпоксидной смолой.A part, in particular a turbomachine, such as a fan blade, can be made by injecting resin into a woven fiber preform. This molding method, referred to as RTM (an acronym for Resin Transfer Molding), is a manufacturing method well known in the art, consisting of placing a fibrous preform containing at least one outer wall of dry fabric into an impermeable tool cavity and filling this cavity impregnating resin, usually epoxy resin.

Наружную стенку заготовки или заготовку как целое обычно получают путем переплетения композитных волокон, таких как углеродные волокна.The outer wall of the workpiece or the workpiece as a whole is usually obtained by interweaving composite fibers such as carbon fibers.

На фигуре 1a показаны различные этапы способа изготовления детали указанного выше типа в соответствии с современной технологией. Способ состоит по существу из шести следующих этапов:Figure 1a shows the various steps in the method of manufacturing a part of the above type in accordance with modern technology. The method essentially consists of the following six steps:

1) получение заготовки путем трехмерного (3D) переплетения, причем волокнистая заготовка, выходящая из ткацкого станка, является плоской и объемной,1) obtaining a workpiece by three-dimensional (3D) weaving, and the fibrous workpiece emerging from the loom is flat and voluminous,

2) резка заготовки на желаемые размеры, в частности, путем отрезания уточных нитей,2) cutting the workpiece to the desired dimensions, in particular by cutting off the weft threads,

3) придание формы заготовке путем позиционирования заготовки на формообразующей опоре, эта опора образует первый инструмент 10,3) shaping the workpiece by positioning the workpiece on the shaping support, this support forms the first tool 10,

4) формование заготовки путем увлажнении заготовки и формования в пресс-форме второго инструмента 10', и4) shaping the blank by moistening the blank and molding the second tool 10' in the mold, and

5) литье под давлением в пресс-форме третьего инструмента 10".5) Injection molding third tool 10".

В современной технологии этапы 3-5 собственно процесса RTM реализуются посредством трех разных инструментов, что делает изготовление детали способом RTM сложным и трудоемким. Такая конфигурация описана или упоминается в документах US-2015/343717-A1 и FR-3002477-A1.In modern technology, steps 3-5 of the actual RTM process are implemented using three different tools, which makes the production of the part by the RTM method difficult and time consuming. Such a configuration is described or mentioned in US-2015/343717-A1 and FR-3002477-A1.

Этап 5 литья выполняется следующим образом (см. фиг.1b). Формовочный инструмент содержит форму, задающую первую внутреннюю полость, и контрформу, задающую вторую внутреннюю полость, причем форма и контрформа предназначены для установки одна внутри другой, так что их внутренние полости ограничивают вышеупомянутую полость для вмещения заготовки и инжекции смолы. Заготовку помещают во внутреннюю полость формы (этап 5а). Инструмент закрывают с помощью пресса для уплотнения заготовки в полости (этап 5b). К инструменту и поршню для нагнетания смолы присоединяют трубопроводы (этап 5c). В полости создается вакуум (этап 5d) и смолу вводят в поршень, а затем нагнетают с помощью поршня в полость инструмента (этап 5e). Пресс нагревают, и он позволяет поддерживать заготовку под давлением во время полимеризации смолы (этап 5f). После охлаждения инструмент открывают, деталь извлекают из формы, и инструмент и оборудование можно подвергнуть чистке (этап 6).The casting step 5 is carried out as follows (see FIG. 1b). The forming tool contains a mold defining a first internal cavity and a counter-form defining a second internal cavity, wherein the mold and counter-form are designed to fit one inside the other so that their internal cavities define the aforementioned cavity to accommodate the workpiece and resin injection. The workpiece is placed in the inner mold cavity (step 5a). The tool is closed with a press to seal the blank in the cavity (step 5b). Pipelines are attached to the resin injection tool and piston (step 5c). A vacuum is created in the cavity (step 5d) and the resin is introduced into the piston and then forced by the piston into the tool cavity (step 5e). The press is heated and allows the preform to be kept under pressure during resin polymerization (step 5f). After cooling, the tool is opened, the part is removed from the mold, and the tool and equipment can be cleaned (step 6).

Однако современный метод имеет ряд недостатков.However, the current method has several disadvantages.

Инжекция смолы в полость осуществляется с использованием внешнего оборудования (поршень или емкость под давлением, подогреватель смолы, трубы и т.д.). Все они являются сложными средствами, поскольку инжекцию требуется производить, точно соблюдая давление, температуру, расход и т.д. Кроме того, существует также повышенный риск поломок или аномалий. Наихудший сценарий опасен: если смола нагревается слишком долго или слишком сильно, экзотермический эффект может привести к взрыву поршня. Для каждой инжекции необходимо очищать оборудование, что является длительной операцией, во время которой рабочие подвергаются воздействию паров смолы и ацетона. Трубы подсоединяются и отсоединяются, а затем выбрасываются для каждой детали, которая должна быть изготовлена. Время монтажа всего оборудования очень велико. Чтобы избежать защемления при закрывании инструмента, создают предпочтительные пути при заполнении полости, что усложняет стратегию инжекции. Потеря материала приводит к значительным дополнительным расходам, и часть смолы не распределяется в детали, а остается в оборудовании (в поршне, в подогревателе, в трубах и т. д.). Внешний поршень, позволяющий создать давления инжекции, сталкивается с большими трудностями в управлении давлением внутри полости, в частности, в момент, когда смола начинает затвердевать. В случае если смола полимеризуется быстрее в трубе, соединяющей поршень с полостью, она может образовать пробку внутри трубы и привести к недостаточному нагнетанию смолы.Resin injection into the cavity is carried out using external equipment (piston or pressurized vessel, resin heater, pipes, etc.). All of them are complex means, since the injection must be carried out with precise control of pressure, temperature, flow rate, etc. In addition, there is also an increased risk of breakdowns or anomalies. The worst case scenario is dangerous: if the resin is heated for too long or too much, the exothermic effect can cause the piston to explode. Equipment must be cleaned for each injection, which is a lengthy operation that exposes workers to tar and acetone fumes. Pipes are connected and disconnected and then discarded for each piece to be made. The installation time of all equipment is very long. To avoid pinching when closing the instrument, preferred paths are created when filling the cavity, which complicates the injection strategy. The loss of material leads to significant additional costs, and part of the resin is not distributed into the part, but remains in the equipment (in the piston, in the heater, in pipes, etc.). The external piston, which allows injection pressure, has great difficulty in controlling the pressure inside the cavity, in particular, at the moment when the resin begins to harden. If the resin polymerizes faster in the tube connecting the piston to the cavity, it may form a plug inside the tube and result in insufficient resin injection.

Настоящее изобретение предлагает решение по меньшей мере части указанных выше проблем, причем это решение является простым, эффективным и экономичным.The present invention provides a solution to at least some of the above problems, which solution is simple, effective and economical.

Сущность изобретенияThe essence of the invention

Изобретение предлагает способ изготовления детали путем инжекции смолы в заготовку из тканых волокон, включающий следующие этапы:The invention provides a method for manufacturing a part by injecting resin into a woven fiber preform, comprising the following steps:

c) придание формы заготовке,c) shaping the blank,

d) формование заготовки иd) shaping the blank and

e) инжекция смолы в заготовку и литье,e) resin injection into the billet and casting,

причем этап e) реализуется с помощью инструмента, содержащего форму, контрформу и средство для инжекции смолы,wherein step e) is carried out with a tool containing a mould, a counter-mould and a resin injection means,

и отличающийся тем, что этап e) содержит следующие подэтапы:and characterized in that step e) contains the following sub-steps:

e1) частичное открывание инструмента путем отведения формы от контрформы или наоборот,e1) partial opening of the tool by moving the mold away from the counter-mould or vice versa,

е2) инжекция смолы в инструмент,e2) resin injection into the tool,

e3) закрывание инструмента, приближая форму к контрформе или наоборот, иe3) closing the tool, bringing the mold closer to the counter mold or vice versa, and

е4) повышение давления и нагрев пропитанной заготовки между формой и контрформой.e4) pressurizing and heating the impregnated blank between the mold and the counter-mould.

Частичное открытие инструмента позволяет облегчить инжекцию и распределение смолы между формой и контрформой. Таким образом, в инструмент можно ввести достаточное количество смолы без избытка для пропитки заготовки и заполнения полости, образованной между формой и контрформой, в соответствии с окончательной геометрией детали.The partial opening of the tool allows for easier injection and distribution of resin between mold and counter mold. In this way, enough resin can be added to the tool without excess to impregnate the workpiece and fill the cavity formed between the mold and the counter-mould, in accordance with the final geometry of the part.

Предпочтительно, указанные этапы с), d) и е) выполняются с помощью указанного инструмента, который, таким образом, является единственным инструментом, используемым в процессе. Указанная форма задает внутреннюю форму полости, рассчитанную для выполнения этапа с), и, кроме того, инструмент содержит средства для отсасывания воздуха и инжекции смолы.Preferably, said steps c), d) and e) are carried out with said tool, which is thus the only tool used in the process. Said shape defines the internal shape of the cavity calculated for performing step c), and, in addition, the tool contains means for air suction and resin injection.

Изобретение является особенно выгодным, потому что оно упрощает процесс изготовления детали способом RTM, ограничивая необходимое для этого количество инструментов до одного. Действительно, для реализации трех вышеупомянутых этапов используется единственный инструмент, что дает значительную экономию времени и снижает риск повреждения детали при ее перемещениях от одного инструмента к другому.The invention is particularly advantageous because it simplifies the RTM manufacturing process by limiting the number of tools required to do so to one. Indeed, a single tool is used to carry out the above three steps, which results in significant time savings and reduces the risk of damage to the part when it is moved from one tool to another.

Способ согласно изобретению может иметь одну или несколько следующих характеристик или следующих этапов, взятых по отдельности или в сочетании друг с другом:The method according to the invention may have one or more of the following characteristics or the following steps, taken alone or in combination with each other:

- перед этапом c) способ включает следующие этапы:- before step c), the method includes the following steps:

a) получение заготовки путем переплетения волокон иa) obtaining a preform by interlacing fibers and

b) доводка заготовки по размеру;b) finishing the workpiece in size;

- этап c) включает подэтапы увлажнения заготовки и позиционирования заготовки во внутренней полости формы;- step c) includes the sub-steps of wetting the preform and positioning the preform in the inner cavity of the mold;

- этап d) включает подэтапы закрывания инструмента и нагрев и вакуумирование заготовки между формой и контрформой;- step d) includes the sub-steps of closing the tool and heating and evacuating the workpiece between the mold and the counter-mould;

- подэтап по меньшей мере частичного раскрытия инструмента реализуется путем удаления на заданное расстояние контрформы от формы, причем форма и контрформа остаются по существу вдвинутыми одна в другую;- the sub-step of at least partially opening the tool is realized by removing the counter-form from the mold by a predetermined distance, the mold and the counter-form remaining essentially pushed into each other;

- смола нагнетается через один канал инструмента, а вакуум создается путем отсасывания воздуха через другой канал инструмента;- the resin is injected through one channel of the tool, and the vacuum is created by suction of air through the other channel of the tool;

- указанные этапы осуществляются с помощью единственного инструмента.- these stages are carried out using a single tool.

Настоящее изобретение относится также к инструменту для осуществления способа по одному из предыдущих пунктов, отличающемуся тем, что он содержитThe present invention also relates to a tool for carrying out the method according to one of the preceding claims, characterized in that it contains

- две нагревательные плиты, соответственно верхнюю и нижнюю, причем нижняя нагревательная плита жестко соединена с формой, содержащей внутреннюю полость для придания формы заготовке, а верхняя нагревательная плита жестко соединена с контрформой, имеющей другую внутреннюю полость,- two heating plates, respectively upper and lower, wherein the lower heating plate is rigidly connected to a mold containing an internal cavity for shaping the workpiece, and the upper heating plate is rigidly connected to a counter-mold having another internal cavity,

- механизированное средство смещения плит, предпочтительно в по существу вертикальном направлении, от удаленного положения до положения, в котором форма и контрформа вставлены одна в другую, и причем механизированное средство способно прикладывать сжимающую силу к плитам для повышения давления на заготовку между внутренними полостями.- powered means for moving the plates, preferably in a substantially vertical direction, from a remote position to a position in which the mold and the counter-mold are inserted one into the other, and wherein the powered means is able to apply a compressive force to the plates to pressurize the workpiece between the internal cavities.

Предпочтительно, обе плиты являются частью пресса, причем нижняя которого образует основание, а верхняя плита может скользить в по существу вертикальном направлении по направляющим стойкам.Preferably, both plates are part of a press, the bottom of which forms the base and the top plate is slidable in a substantially vertical direction along guide posts.

Инструмент может содержать средство для лазерного проецирования контуров заготовки на внутреннюю полость формы.The tool may include a means for laser projecting the contours of the workpiece on the internal mold cavity.

Описание фигурDescription of figures

Изобретение станет более понятным, и другие детали, характеристики и преимущества изобретения выявятся при ознакомлении со следующим описанием, приведенным в качестве неограничивающего примера, с обращением к прилагаемым чертежам, на которых:The invention will become more understandable and other details, characteristics and advantages of the invention will appear on reading the following description, given as a non-limiting example, with reference to the accompanying drawings, in which:

- фигура 1а показывает блок-схему, иллюстрирующую этапы соответствующего уровню техники способа изготовления детали из композитного материала,- figure 1a shows a block diagram illustrating the steps of a method corresponding to the prior art for manufacturing a part from a composite material,

- фигура 1b показывает блок-схему, иллюстрирующую этапы соответствующего уровню техники способа отливки детали путем инжекции смолы в заготовку из тканых волокон,- figure 1b shows a block diagram illustrating the steps of a prior art method for casting a part by injecting resin into a preform of woven fibers,

- фигура 2a показывает блок-схему, иллюстрирующую этапы соответствующего изобретению способа изготовления детали из композитного материала,- figure 2a shows a block diagram illustrating the steps of the method according to the invention for manufacturing a part from a composite material,

- фигура 2b показывает блок-схему, иллюстрирующую этапы соответствующего изобретению способа отливки детали путем инжекции смолы в заготовку из тканых волокон,- figure 2b shows a block diagram illustrating the steps of the method according to the invention for casting a part by injecting resin into a preform of woven fibers,

- фигура 3 схематически показывает инструмент для осуществления способа согласно фигурам 2a и 2b,- figure 3 schematically shows a tool for carrying out the method according to figures 2a and 2b,

- фигура 4 представляет собой схематический вид в перспективе формы и контрформы инструмента с фигуры 3, и- figure 4 is a schematic perspective view of the shape and countershape of the tool from figure 3, and

- фигуры 5-7 представляют собой другие схематичные виды инструмента, показанного на рис. 3, и иллюстрируют этапы способа.- figures 5-7 are other schematic views of the tool shown in fig. 3 and illustrate the steps of the method.

Подробное описаниеDetailed description

Фигуры 1a и 1b были описаны выше, они иллюстрируют способ согласно предшествующему уровню техники.Figures 1a and 1b have been described above, they illustrate the method according to the prior art.

Фигуры 2a и 2b иллюстрируют предлагаемый изобретением способ получения детали из композитного материала, причем указанные этапы предпочтительно реализованы с помощью инструмента 100, показанного на фигуре 3 и далее.Figures 2a and 2b illustrate the process according to the invention for producing a composite material part, these steps being preferably carried out with the tool 100 shown in Figure 3 et seq.

Инструмент 100 содержит в основном форму 102, жестко соединенную с нижней плитой 104, предпочтительно нагревательной, и контрформу 106, жестко соединенную с верхней плитой 108, также предпочтительно нагревательной. Между формой и контрформой предпочтительно предусмотрены уплотнительные средства. В показанном примере нижняя плита 104 образует опорное основание инструмента, которое может, например, опираться на пол в производственном цехе.Tool 100 generally comprises a mold 102 rigidly connected to a bottom plate 104, preferably a heating plate, and a counter-mold 106 rigidly connected to an upper plate 108, also preferably a heating one. Sealing means are preferably provided between the mold and the counter mold. In the example shown, the bottom plate 104 forms a tool support base that can, for example, rest on a floor in a manufacturing facility.

Форма 102 находится на верхней стороне плиты 104 и имеет внутреннюю полость 110, которая лучше видна на фигуре 4. В показанном примере внутренняя полость 110 соответствует поверхности лопатки вентилятора, например, ее спинки. В данном случае внутренняя полость 110 ориентирована вверх и находится напротив внутренней полости 112 контрформы, что также лучше видно на фигуре 4, причем контрформа 106 находится выше формы и напротив нее. При этом внутренняя полость 112 соответствует другой стороне лопатки вентилятора, такой, например, как ее нижняя поверхность.Mold 102 is located on the top side of platen 104 and has an internal cavity 110, which is best seen in Figure 4. In the example shown, internal cavity 110 corresponds to the surface of a fan blade, such as its back. In this case, the inner cavity 110 is oriented upwards and is opposite the inner cavity 112 of the counter-mould, which is also better seen in figure 4, with the counter-mould 106 being above and opposite the mold. In this case, the inner cavity 112 corresponds to the other side of the fan blade, such as, for example, its lower surface.

Плита 108 установлена с возможностью скольжения по направляющим стойкам 114, в данном случае их две, которые проходят от их нижних концов, соединенных с плитой 104, до их верхних концов, соединенных с поперечиной 116. Плита 108 и контрформа 106 могут поступательно перемещаться по существу по вертикали посредством домкрата 118 или подобного, цилиндр которого прикреплен к поперечине 116, а поршень соединен с плитой 108.Plate 108 is slidably mounted on guide posts 114, in this case two of them, which extend from their lower ends connected to plate 104 to their upper ends connected to cross member 116. Plate 108 and counterform 106 can translate substantially along vertically by means of a jack 118 or the like, the cylinder of which is attached to the cross member 116, and the piston is connected to the plate 108.

Плита 108 и контрформа 106 могут перемещаться от верхнего положения, показанного на фигуре 3, в которой инструмент открыт, а форма 102 и контрформа 106 находятся на расстоянии друг от друга, до вложенного или близко расположенного положения, в котором инструмент закрыт, а форма и контрформа сцеплены друг с другом, как показано на фигуре 5. Возможны промежуточные положения, как положение, показанное на фигуре 6, где инструмент открыт, а форма и контрформа частично выдвинуты одна из другой, причем контрформа отведена на заданное расстояние от формы. Инструмент 100 используется также для создания давления в заготовке 200 в полости, задаваемой внутренними полостями 110, 112, посредством заданной силы, прикладываемой домкратом 118 к плите 108 (стрелка 120).The platen 108 and counterform 106 can move from the top position shown in Figure 3, in which the tool is open and the mold 102 and counterform 106 are spaced apart, to a nested or closely spaced position, in which the tool is closed and the mold and counterform interlocked with each other, as shown in figure 5. Intermediate positions are possible, such as the position shown in figure 6, where the tool is open, and the mold and the counter-mold are partially extended from one another, and the counter-mold is retracted by a predetermined distance from the mold. Tool 100 is also used to pressurize workpiece 200 in a cavity defined by internal cavities 110, 112 by means of a predetermined force applied by jack 118 against plate 108 (arrow 120).

Кроме того, инструмент 100 содержит средства нагревания плит 104, 108 (не показаны), а также средства вакуумирования и подачи в полость, задаваемую внутренними полостями 110, 112.In addition, tool 100 includes means for heating plates 104, 108 (not shown), as well as means for vacuuming and feeding into the cavity defined by internal cavities 110, 112.

Средства вакуумирования включают в себя первый канал 122, находящийся, например, в форме, один конец которого открывается во внутреннюю полость 110. Другой конец этого канала 122 предназначен для соединения со средством всасывания, таким как насос (не показано).The vacuum means includes a first channel 122, for example in a mold, one end of which opens into the inner cavity 110. The other end of this channel 122 is intended to be connected to a suction means such as a pump (not shown).

Средство подачи содержит второй канал 124, расположенный, например, в форме, один конец которого открывается во внутреннюю полость 110. Другой конец этого канала 124 предназначен для соединения со средством инжекции смолы (не показано).The supply means comprises a second channel 124 located, for example, in a mold, one end of which opens into the inner cavity 110. The other end of this channel 124 is intended to be connected to a resin injection means (not shown).

Кроме того, инструмент может содержать средство 126 лазерного проецирования, в частности, контура заготовки 200 на внутреннюю полость 110 формы, чтобы облегчить ее позиционирование в начале процесса.In addition, the tool may include means 126 for projecting, in particular, the contour of the workpiece 200 onto the inner cavity 110 of the mold to facilitate its positioning at the beginning of the process.

Далее с обращением к фигурам 2a, 2b, 3, 5 и последующим будут описаны различные этапы одного варианта осуществления способа согласно изобретению.Referring now to figures 2a, 2b, 3, 5 et seq., the various steps of one embodiment of the method according to the invention will be described.

Первый этап a) способа состоит в получении заготовки 200 путем трехмерного переплетении с помощью ткацкого станка, например, типа жаккардовой машины. На выходе ткацкого станка заготовка является грубой, имеет в целом плоскую форму и является рыхлой.The first step a) of the method is to obtain the workpiece 200 by three-dimensional weaving with a weaving machine, for example, a type of jacquard machine. At the exit of the loom, the workpiece is coarse, generally flat in shape, and loose.

Следующий этап b) способа состоит в доводке размеров заготовки 200, например, путем отрезания уточных нитей.The next step b) of the method consists in finishing the dimensions of the blank 200, for example by cutting off the weft threads.

Этапы a) и b) аналогичны этапам 1) и 2) способа согласно уровню техники, описанного выше.Steps a) and b) are similar to steps 1) and 2) of the prior art method described above.

Этап c), а также последующие этапы отличаются от применяющихся в уровне техники этапа 3) и последующих этапов тем, что они осуществляются с использованием инструмента 100, показанного на фигурах 3 и 5-7.Step c) as well as subsequent steps differ from prior art step 3) and subsequent steps in that they are carried out using the tool 100 shown in figures 3 and 5-7.

Фигура 3 иллюстрирует этап c), который состоит в придании формы заготовке 200. Для этого заготовку предпочтительно предварительно увлажняют, чтобы сделать ее более податливой. Ее размещают во внутренней полости 110 формы 102 с помощью лазерного проекционного средства 126. Это проекционное средство позволяет, например, хорошо позиционировать маркеры, которые должны быть введены в заготовку 200 в заданных положениях.Figure 3 illustrates step c) which consists in shaping the preform 200. To do this, the preform is preferably pre-moistened to make it more pliable. It is placed in the inner cavity 110 of the mold 102 by means of a laser projection means 126. This projection means makes it possible, for example, to well position the markers to be inserted into the blank 200 at predetermined positions.

Фигура 5 иллюстрирует этап d), который состоит в формовании заготовки. Для этого инструмент закрывают и повышают давление, например, до 5-10 бар, затем нагревают, например, до 100°C, с помощью нагревательных плит 104, 108 и домкрата 118. Остаточный вакуум прикладывается к полости, вмещающей заготовку, с помощью отсасывающего средства, что позволяет удалить влагу (стрелка 128). На этом этапе заготовку прессуют до желаемой конечной геометрии и сушат путем нагрева. После этого заготовка 200 готова для инжекции.Figure 5 illustrates step d) which consists in shaping the blank. To do this, the tool is closed and the pressure is increased to, for example, 5-10 bar, then heated, for example, to 100°C, using heating plates 104, 108 and a jack 118. A residual vacuum is applied to the cavity containing the workpiece by means of a suction means , which allows moisture to be removed (arrow 128). At this stage, the workpiece is pressed to the desired final geometry and dried by heating. The preform 200 is then ready for injection.

Фигуры 6 и 7 иллюстрируют этап e), который состоит в инжекции смолы 202 в полость инструмента 100. Для этого инструмент частично открывают (этап e1), при этом контрформа удаляется от формы на заданное расстояние, как пояснялось выше. Это позволяет доставить к ней объем смолы, строго необходимый для смачивания заготовки и заполнения конечной геометрии детали (с учетом содержания волокон). Во время этой операции инжекции смолы (стрелка 130, этап e2), форма и контрформа, а также смола предпочтительно нагреваются.Figures 6 and 7 illustrate step e), which consists of injecting resin 202 into the cavity of tool 100. To do this, the tool is partially opened (step e1), while the counter-mold is removed from the mold by a predetermined distance, as explained above. This makes it possible to deliver to it the volume of resin strictly necessary for wetting the workpiece and filling the final geometry of the part (taking into account the fiber content). During this resin injection operation (arrow 130, step e2), the mold and counter mold as well as the resin are preferably heated.

Затем инструмент закрывают (фигура 7, этап e3) и к заготовке 200 прикладывают давление, например, 3-10 бар, с помощью домкрата. Температура может поддерживаться на уровне 150°C во время инжекции и повышается до 180°C для полимеризации смолы. Как показано на чертеже стрелками, на этапе полимеризации (этап e4) давление предпочтительно поддерживается постоянным по всей длине детали.The tool is then closed (FIG. 7, step e3) and a pressure, for example 3-10 bar, is applied to the workpiece 200 by means of a jack. The temperature can be maintained at 150°C during injection and raised to 180°C to polymerize the resin. As shown by arrows in the drawing, during the polymerization step (step e4), the pressure is preferably kept constant over the entire length of the part.

В качестве смолы используется, например, эпоксидная смола, известная под наименованием CYCOM PR520®, выпускаемая в продажу фирмой CYTEC.The resin used is, for example, an epoxy resin known under the name CYCOM PR520®, commercially available from CYTEC.

После полимеризации инструмент 100 открывают, деталь 200 извлекают, и инструмент может быть очищен для новой производственной операции.After polymerization, the tool 100 is opened, the part 200 is removed and the tool can be cleaned for a new manufacturing operation.

В этом примере поршень предшествующего уровня техники для инжекции смолы в инструмент заменен верхней контрформой, которая прикладывает давление и позволяет пропитать заготовку смолой. Таким образом, смола остается под постоянным давлением в течение всего процесса полимеризации, что позволяет избежать образования пор в детали.In this example, the prior art piston for injecting resin into the tool is replaced by an upper counter-mold that applies pressure and allows resin to be impregnated into the workpiece. In this way, the resin remains under constant pressure during the entire polymerization process, which avoids the formation of pores in the part.

Изобретение позволяет обеспечить несколько преимуществ. Можно использовать только необходимое количество смолы, что экономично. При использовании труб (например, из меди) в соответствии с предшествующим уровнем техники все они выбрасывается после инжекции, потому что смола затвердевает внутри них. Благодаря настоящему изобретению можно обойтись без труб или их можно значительно укоротить. Получают деталь из композитного материала с ожидаемыми размерами (технология форма против формы) и с гладкими поверхностями (аэродинамика). Для приложения давления не используется жидкость, такая как вода или масло. Можно использовать еще более сложные для инжекции смолы с повышенными вязкостями. При необходимости, давление в фазе поддержания под давлением можно менять (в частности, в случае смолы PR520®, которая способна сжиматься, или объем которой уменьшается при полимеризации).The invention provides several advantages. Only the required amount of resin can be used, which is economical. When using pipes (eg copper) according to the prior art, they are all discarded after injection because the resin solidifies inside them. Thanks to the present invention, pipes can be dispensed with or they can be significantly shortened. A part is obtained from a composite material with the expected dimensions (shape versus shape technology) and with smooth surfaces (aerodynamics). No liquid such as water or oil is used to apply pressure. Even more difficult to inject resins with higher viscosities can be used. If necessary, the pressure in the pressurization phase can be varied (particularly in the case of PR520® resin, which is compressible or shrinks during polymerization).

Claims

1. A method for manufacturing a part by injecting resin (202) into a blank (200) of woven fibers, including the steps:

c) shaping the blank,

d) shaping the blank, and

e) resin injection into the billet and casting,

wherein step e) is implemented using a tool (100) containing a mold (102), a counter-mold (106) and a means (124) for resin injection,

characterized in that step e) contains the following sub-steps:

e1) partial opening of the tool (100) by moving the mold away from the counter-mould or vice versa,

e2) injection of resin (202) into the tool,

e3) closing the instrument by bringing the mold closer to the counter-mould or vice versa, and

e4) pressurizing and heating the impregnated blank (200) between the mold (102) and the counter-mold (106).

2. The method according to the previous paragraph, in which the specified steps c), d) and e) are implemented using the specified tool (100), the specified shape defines the cavity intended for the implementation of step c), and the tool further comprises an air suction means (122) and resin injection.

3. The method according to claim 1 or 2, comprising before step c) the steps:

a) obtaining a blank (200) by interlacing fibers, and

b) finishing the workpiece in size.

4. The method according to one of paragraphs. 1-3, in which step c) includes the sub-steps of wetting the blank (200) and positioning the blank in the cavity (110) of the mold (102).

5. The method according to one of the preceding claims, wherein step d) includes the sub-steps of closing the tool (100) and heating and vacuuming the blank (200) between the mold (102) and the counter-mold (106).

6. The method according to one of the preceding claims, wherein the sub-step of partially opening the tool (100) is implemented by retracting the counter-mold (106) from the mold (102) by a predetermined distance, while the mold and the counter-mold remain substantially pushed into each other.

7. A method according to one of the preceding claims, wherein resin (202) is forced through one channel (124) in the tool and vacuum is created by suction through another channel (122) in the tool.

8. The method according to one of the previous paragraphs, and these steps are carried out using a single tool (100).

9. Tool (100) for implementing the method according to one of the previous paragraphs, characterized in that it contains:

- two heating plates (104, 108), respectively, upper and lower, wherein the lower heating plate (104) is rigidly connected to the mold (102) containing a cavity (110) for shaping the workpiece (200), and the upper heating plate (108) rigidly connected to the counterform (106) having another cavity (112),

- powered means (118) for moving the plates, preferably in a substantially vertical direction, from a remote position to a position in which the mold and counter-mold are inserted one into the other, the powered means being able to apply a compressive force (120) to the plates to pressurize the workpiece (200) between cavities.

10. The tool (100) according to the previous paragraph, both said plates (104, 108) forming part of the press, with the lower plate (104) forming the base and the upper plate (108) being able to slide in a substantially vertical direction along the guide posts ( 114).

11. Tool (100) according to claim 9 or 10, containing means (126) for laser projection of the contours of the workpiece (200) onto the cavity (110) of the mold (102).