ES2596505T3 - Procedimiento para la fabricación de un elemento de PRF grande - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la fabricación de un elemento de PRF grande que comprende las siguientes etapas (A) a (F), la etapa (A) que es una etapa de disponer una preforma que comprende un material de base de fibras de refuerzo (2; 11) y un medio de distribución de resina que comprende una lámina con forma de red, sobre una superficie de una matriz de moldeo (1; 20); la etapa (B) que es una etapa de cubrir una parte de moldeo con un material de embolsado (3; 23) o un molde para el sellado y proporcionar, como mínimo, un puerto de aspiración (B; 17) y, como mínimo, un puerto de inyección de resina (A1; A2; 16a; 16b); la etapa (C) que es una etapa de evacuar la parte de moldeo a través del puerto de aspiración (B; 17), la etapa (D) que es una etapa de calentar la parte de moldeo o el molde colocando la matriz de moldeo (1; 20) en una cámara sellada que está aislada térmicamente con material aislante térmico (32), y la totalidad de la parte de moldeo se calienta suministrando aire caliente, la etapa (E) que es una etapa de inyectar una resina termoendurecible (24a; 24b) desde el puerto de inyección de resina (A1; A2; 16a; 16b) para impregnar el material de base de fibras de refuerzo (2; 11) con la resina, mientras que una temperatura Tm de la matriz de moldeo (1; 20) y una temperatura Tv del material de embolsado (3; 23) o el molde se establecen ambas a temperatura ambiente o superior y una diferencia de temperatura DT entre ellas se establece a 10°C o menos, realizándose la medición de Tm y Tv en la dirección del grosor, la etapa (F) que es una etapa de curar la resina manteniendo la parte de moldeo a una temperatura predeterminada Tpc que es igual a la temperatura ambiente o superior a la misma, y la lámina con forma de red se elimina de un PRF después de la etapa de curado (F).

Description

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La piel -51-puede tener una superficie plana o una superficie irregular; Sin embargo, dado que la rigidez de la superficie es esencial, la piel tiene, preferentemente, propiedades isotrópicas en el plano, y es preferente que las direcciones de orientación de las fibras que se describen a continuación se crucen entre sí ortogonalmente (a continuación estructura ortogonal o estructura 0/90), se crucen entre sí en las direcciones que forman un ángulo de 45o (a continuación estructura cuasisotrópica), o se crucen entre sí en las direcciones que forman un ángulo de 60o (a continuación estructura triaxial o estructura cuasisotrópica). Cuando una parte del fuselaje se corresponde con la piel, dado que el esfuerzo de tracción se genera en la dirección circunferencial del fuselaje por una presión interna, se orientan, preferentemente, una mayor cantidad de fibras de refuerzo en la dirección circunferencial dentro de un intervalo que no se desvíe considerablemente de la estructura cuasisotrópica descrita anteriormente, y como intervalo particular, una relación en el intervalo del 25% al 35% de las fibras de refuerzo es preferente. En el caso descrito anteriormente, cuando la relación es menor del 25%, la resistencia en la dirección circunferencial se vuelve insuficiente, y cuando la relación excede el 35%, la resistencia diferente a la de la dirección circunferencial tiende a disminuir. Además, en el caso de una parte de la piel del fuselaje, que se encuentra en la parte superior (a continuación, "posición de corona"), con el fin de mejorar la rigidez a la flexión y la resistencia en la dirección entre el frente y la parte posterior de la aeronave, una mayor cantidad de fibras continuas está alineada, preferentemente, en la dirección longitudinal, y en más detalle, preferentemente, en una proporción en el intervalo del 25% al 40% de las fibras de refuerzo.

En la superficie superior de las pieles del ala y el “canard”, dado que una tensión de compresión causada por una potencia de elevación se aplica a la dirección longitudinal del ala, las fibras continuas están alineadas, preferentemente, en la dirección longitudinal del ala. En este caso, cuando las fibras alineadas en la dirección longitudinal están dispuestas más cerca de la superficie superior más externa de la piel, es preferente dado que se aumenta la rigidez a la flexión; sin embargo, dado que se aumenta también la probabilidad de recibir un impacto tal como la caída de una herramienta, las fibras están, preferentemente, dispuestas ligeramente dentro (lado interior de la superficie superior en la que se alinean las fibras a fin de formar 45o con la dirección longitudinal del ala principal) de la superficie superior.

Pieles para el suelo o el dique de contención están soportadas en muchos casos por largueros desde los dos lados, y con el fin de reducir la deformación de la piel, las fibras continuas se alinean, preferentemente, a cada 45o o a cada 60o para formar la estructura cuasisotrópica.

La parte de larguero se forma a fin de mejorar la rigidez de la piel en las direcciones deseadas. Es decir, en el caso del fuselaje, los largueros están formados integralmente con la piel en la dirección circunferencial y la dirección longitudinal. En el caso del ala, los largueros se proporcionan en la dirección longitudinal, y las costillas se proporcionan en la dirección ortogonal a la misma. Tal como se muestra en las figuras 8 y 9, hay varias secciones transversales de los largueros -52-, por ejemplo, un tipo I, tipo Z, tipo L, tipo T, tipo J, tipo Y, tipo sombrero, o un larguero en forma de caja -52C-a -52J-. Además, tal como se muestra en la figura 7, una parte de brida -53-puede tener una curvatura a lo largo de la superficie curvada de la piel, o el área de la sección transversal de la misma puede variar también. Dado que la rigidez y la resistencia a la torsión en la dirección longitudinal son importantes para el larguero, una mayor cantidad de fibras continuas están alineadas en la dirección longitudinal. Como intervalo preferente de las fibras continuas que están alineadas, la proporción está en el intervalo del 25% al 60% de las fibras de refuerzo. Además, una mayor cantidad de las fibras continuas se alinea, preferentemente, en la dirección que forma un ángulo de 40 a 50o con la dirección longitudinal, y como intervalo preferente de las fibras que están alineadas, la relación está, preferentemente, en el intervalo del 25% al 50% de las fibras de refuerzo. Además, tal como se muestra en la figura 8, por ejemplo, en la parte de esquina -54-del larguero -52C-de sección transversal en Z, dado que puede producirse el pelado en la parte curvada del larguero debido a la generación de una fuerza hacia fuera del plano, el refuerzo se realiza, preferentemente, en la parte curvada mediante puntos utilizando fibras o pasadores de refuerzo en la dirección del espesor. En particular, cuando el espesor del larguero es superior a 3 mm, es eficaz el refuerzo en la dirección del espesor. Por supuesto, se puede realizar también el refuerzo de la parte de brida mediante puntos o similares, tal como se ha descrito anteriormente.

Estos elementos estructurales primarios grandes están obligados a tener una fiabilidad significativamente superior, se requiere que tengan las resistencias a los daños que se han descrito anteriormente (aunque reciban un cierto daño interno grande, el elemento estructural tiene una resistencia a la compresión remanente que es suficiente para continuar el vuelo), y además, están obligados a tener una resistencia al calor. Entre los descritos anteriormente, dado que una parte del fuselaje de la quilla (la parte inferior del fuselaje) está sujeta a la colisión con piedras, y las superficies superior e inferior del ala principal están sujetas a impactos de herramientas o similares, la presente invención se aplica, preferentemente, a las mismas. Cuando se aumenta el tamaño del elemento, por ejemplo, mediante la integración de los componentes, es preferente en el punto de vista económico dado que se puede disminuir el número de componentes y el número de etapas de montaje; sin embargo, cuando el tamaño es demasiado grande, pueden surgir problemas en los que se hace difícil asegurar puertos de acceso, la inspección no destructiva no se puede realizar fácilmente, y similares. En consecuencia, el límite superior adecuado puede ser de aproximadamente 100 m2.

Con el fin de obtener de manera eficiente diversos componentes deseados y similares a partir del elemento, preferentemente, la dimensión máxima longitudinal del elemento es de 30 m o menos. La dimensión longitudinal

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La resina utilizada en este ejemplo fue, como en el ejemplo 2, una resina epoxi curable con poliamina, TR-C32, fabricada por Toray Industries, Inc.

5 Se calentó a 70°C un molde -40-, que incluía los moldes superior e inferior, y posteriormente se inició la aspiración de vacío desde las líneas de aspiración de vacío -45-proporcionadas en los dos lados. Cuando el nivel de vacío fue inferior a 6,5 kPa (5 torr), se cerraron las líneas de aspiración de vacío -45-, y se inició la inyección de la resina desde el puerto de inyección de resina central -46-. La inyección de la resina se realizó a una presión de inyección relativamente baja de 196 kPa (2 kg/cm2) de manera que el material de base no se desordenara por la presión

10 dinámica de la resina. La resina inyectada de este modo fluyó en la ranura, que se proporcionó en la dirección de la anchura y en el centro de la superficie superior del núcleo -44-, a través del material de base -43-y posteriormente se trasladó a los dos extremos, a la vez que fluía en las pequeñas ranuras en la dirección longitudinal. A la vez que fluía en las ranuras pequeñas, la resina impregnó también el material de base. Posteriormente, la resina hizo un giro en los dos extremos y, a continuación, fluyó en el lado de la superficie inferior. Cuando los sensores de inducción

15 (-G1-y -G3-) proporcionados en las inmediaciones de los dos extremos en el lado de la superficie inferior detectaron que la resina llegó a la superficie inferior, se inició la inyección de la resina desde las líneas de inyección de resina -45-en los dos lados. Posteriormente, cuando se detectó que la resina alcanzaba la parte central del lado de la superficie inferior, la presión de la resina inyectada desde las líneas de inyección de resina -45-en los dos lados aumentó a 490 kPa (5 kg/cm2) y se mantuvo hasta que se curó la resina. Tal como se ha descrito anteriormente,

20 cuando la resina se curó mientras se aplicaba una presión relativamente elevada, se solucionaron los defectos tales como poros y vacíos en el lado de la superficie, dado que se destruyeron por la presión aplicada de este modo, se pudo suprimir la retracción provocada por la contracción por curado de la resina y, como resultado, se pudo obtener una superficie que tenía un buen aspecto.

25 En este ejemplo, la viscosidad inicial de la resina a 70°C fue de 55 mPa·s, y la diferencia fue sustancialmente de 0 mPa·s.

Además, después de que se completó la inyección de resina, se pudo realizar además el seguimiento de una etapa de curado mediante el sensor dieléctrico. En particular, se pudo captar en detalle la diferencia en el tiempo para el

30 curado entre las dos partes de extremo y la parte central.

Ejemplo 4

(1) Estructura: una placa plana que tiene una longitud de 5 m y una anchura de 3 m (asumiendo un elemento 35 estructural primario de aeronaves (por ejemplo, una placa de piel de un ala principal o una unidad de cola))

(2) Material de base de fibras de refuerzo: tela tejida unidireccional, la totalidad de una de las superficies recubierta con partículas adhesivas

40 Hilos de urdimbre: "Torayca" fabricados por Toray Industries, Inc., que tienen una resistencia a la tracción de 5830 MPa, un módulo de tracción de 294 GPa, una energía de tensión destructiva de 58 MJ/m3, Tex = 1.030, 2,8 hilos/cm y un peso superficial de fibra de carbono de 295 g/m2

Hilo de trama: Hilo de vidrio ECE225 1/0 1.0Z aglutinante DP, 3 años/cm, fabricado por Nitto Boseki Co., Ltd.

45 Partículas adhesivas: una resina termoplástica como componente principal que tiene una temperatura de transición vítrea de 40°C, y una cantidad de partículas de 40 g/m2

(3) Laminado cuasisotrópico [-45/0/45/90]3L 50

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Medio de distribución de resina: malla de aluminio (malla 16, y una abertura de 1,4 mm)

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Matriz de moldeo: placa plana de acero inoxidable con un espesor de 2 mm

55 El cuerpo moldeado del PRF descrito anteriormente se moldeó mediante el procedimiento siguiente.

(a) Después de que los materiales de base de fibras de refuerzo se cortaron para tener un tamaño y forma predeterminados, posteriormente, se laminaron entre sí en la superficie de la matriz de moldeo. En la superficie del laminado formado por los materiales de base de fibras de refuerzo, se dispusieron una cubierta provisional “peel

60 ply”, el medio de distribución de resina, una placa de compresión (2 mm de espesor) de aluminio en este orden, y a continuación se formó una pluralidad de líneas de inyección de resina y líneas de aspiración. La disposición de las líneas de inyección de resina y las líneas de aspiración fue la misma que se muestra en la figura 3.

(b) La totalidad de la parte de moldeo se selló, tal como en el ejemplo 1. 65

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Claims (1)

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