專利名稱：用于處理纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于處理纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)的方法，特別是由碳纖維強(qiáng)化塑料
(CFRP)制成的結(jié)構(gòu)。此外，本發(fā)明涉及用于將未硬化的纖維層連接到 纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)的連接裝置。
背景技術(shù)：
盡管可應(yīng)用到任意纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)上，對(duì)于本發(fā)明及其基礎(chǔ)問題的更詳 細(xì)的說明是關(guān)于飛機(jī)結(jié)構(gòu)的碳纖維強(qiáng)化塑料構(gòu)件的。
因?yàn)闇p輕重量的原因，飛機(jī)的部件越來越多地用纖維復(fù)合材料，特別 是碳纖維強(qiáng)化塑料(CFRP)制造。因此它們包括多層纖維疊層結(jié)構(gòu)，這 些纖維層借助于硬化的樹脂基體(特別是環(huán)氧樹脂基體)而相互連接。根 據(jù)傳統(tǒng)方法，為了生產(chǎn)這樣的部件，多層浸漬纖維疊層被放在層壓裝置中。 隨后，例如通過暴露到更高的溫度和更大的壓力下而硬化樹脂基體。
根據(jù)傳統(tǒng)方法，部件被裝入壓力密閉的箔片袋中，借助真空泵將該袋 的內(nèi)部抽真空。這樣裝好的部件然后被插入到高壓釜內(nèi)，部件在那里被暴 露到高壓下。
公開的專利申請US2007/0080481描述了一種用于生產(chǎn)纖維復(fù)合部件 的方法，其中膨脹元件和復(fù)合材料一起被插入到可關(guān)閉的容器中。該容器 被關(guān)閉并且膨脹元件被暴露到過壓下，該過壓將復(fù)合材料壓抵在容器的外 壁上。
在對(duì)這種纖維復(fù)合部件進(jìn)行修整工作的情況下，例如為了改正缺陷、 為了修補(bǔ)損傷或者為了修改該部件，在傳統(tǒng)工作過程中，預(yù)浸漬纖維層(預(yù) 浸料坯)依靠膠帶固定在部件的要被處理的表面上，并被諸如真空袋的壓 力密閉膜覆蓋。在該膜下包住的區(qū)域被抽真空，并且部件被插入到高壓釜 中，部件在那里被暴露到用于硬化的高壓下。
對(duì)于對(duì)部件進(jìn)行小的、局部范圍的修整工作，此時(shí)也會(huì)產(chǎn)生問題，艮P，必須提供足夠大而能容納整個(gè)部件的高壓釜。這導(dǎo)致相當(dāng)大的費(fèi)用產(chǎn)生， 特別是對(duì)例如機(jī)身殼體或機(jī)身的加強(qiáng)部件的相對(duì)較大的部件，如果不得不 重復(fù)錯(cuò)誤的修整工作，費(fèi)用會(huì)以倍數(shù)增大。如果現(xiàn)有的足夠大尺寸的高壓 釜因?yàn)槠渌康亩徽加玫脑?，由于等待而使時(shí)間損失。另一個(gè)缺點(diǎn)是， 在大多數(shù)情況下，在高壓釜中的硬化期間，這些部件不得不被再重新插入 到裝置中，而它們就是在該裝置中制造的。在修整工作期間，該裝置無法 用于生產(chǎn)運(yùn)行。并且，在對(duì)安裝好的組件進(jìn)行修整工作的情況下，如果它 們太大或者如果它們包括例如會(huì)被高壓損害的電子設(shè)備，則不能將這些組 件插入到高壓釜中。
如果在不應(yīng)用高壓釜的情況下硬化纖維層，以及如果因此僅僅在膜下
包住的區(qū)域被抽空，則纖維層暴露到0.8-0.9巴的在內(nèi)壓和外壓之間的最大 壓差中。在這些壓力狀況下，粘合膜容易產(chǎn)生小孔，使部件的穩(wěn)定性變差 并且在質(zhì)量檢査所要求的超聲波探傷中導(dǎo)致錯(cuò)誤顯示。
DE4019744A1公開了用于在纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)的修補(bǔ)工作期間施加壓力
的橡皮圖章。然而，由于局部壓力分布不均，這樣的機(jī)械夾持元件的應(yīng)用 經(jīng)常導(dǎo)致硬化纖維層厚度不均，因而導(dǎo)致修整工作的精度不足。另外， DE4019744A1還公開了將鐘形頂放置在覆蓋修補(bǔ)位置的膜上，并且然后在 修理位置上在鐘形頂中施加過壓。然而，由于過壓會(huì)產(chǎn)生傾向于驅(qū)動(dòng)該鐘 形頂和該膜彼此遠(yuǎn)離的力，難以可靠地密封鐘形頂和膜之間的接觸線。此 外，該方法不能應(yīng)用在其中不希望用箔片或膜來覆蓋修補(bǔ)位置的情況中。
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種可靠的用于處理纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)的 方法，其允許不應(yīng)用高壓釜而將未硬化的纖維層連接到纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)的同 時(shí)保證有高的材料品質(zhì)和精度。
根據(jù)本發(fā)明，實(shí)現(xiàn)該目的是通過用于連接未硬化纖維層到纖維復(fù)合結(jié) 構(gòu)的包括權(quán)利要求l的特征的連接裝置，其中該纖維層布置在纖維復(fù)合結(jié) 構(gòu)的表面段，以及用于處理纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)的包括權(quán)利要求14的特征的處理 方法。接在一起以形成壓力墊的壓力帽以及壓力密閉帽墊限制，其中所述壓力將 帽墊壓抵布置在纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)的表面段上的纖維層。這允許通過該膜施加 表面壓力到纖維層上，例如在諸如傳統(tǒng)方法期間在加熱施壓中，壓力被施 加到未硬化的纖維層上，并以此使纖維層硬化。因?yàn)槭蔷鶆虻厥┘訅毫Γ?在硬化后，將得到精確的、均勻厚度的纖維層。
因?yàn)閴毫γ焙兔眽|以壓力墊的形式彼此連接，能夠可靠地密封壓力區(qū) 域而不管表面段的幾何形狀和是否表面段被氣密箔片或膜覆蓋。此外，本 裝置的操作簡單并有效，因?yàn)檫B接裝置可以被移到不同的表面段而不用中 斷壓力區(qū)域的密封。
因此，這是一個(gè)特別的優(yōu)點(diǎn)不需要例如高壓釜這樣的包圍整個(gè)纖維 復(fù)合結(jié)構(gòu)的容器。所應(yīng)用的壓力帽僅需要達(dá)到讓它能被布置在由纖維層覆 蓋的與纖維層一樣大小或者僅僅是稍微大一點(diǎn)的表面段上。對(duì)于大結(jié)構(gòu)的 細(xì)節(jié)要在例如飛機(jī)機(jī)身、尾翼襯板或副翼殼上處理的情況，這一優(yōu)點(diǎn)尤其 是有意義的。在位于被處理的段的外側(cè)的壓力敏感部件不會(huì)被危及的情況 下，在安裝好的組件上工作也是平穩(wěn)可行的。必須要完成的僅僅是用于定 位和固定壓力帽的幾何預(yù)置，以及(如果需要的話)抗衡支撐件。
因?yàn)椴恍枰切┯糜谶B續(xù)生產(chǎn)的昂貴并且經(jīng)常是僅有有限的可用能 力的大的高壓釜和層壓裝置，根據(jù)本發(fā)明的處理方法不僅格外地有成本效 率，并且因?yàn)槭÷粤嗽谑褂么蟮母邏焊瓦B續(xù)裝置期間的停工時(shí)間而快 速。因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明的連接裝置小、成本效率高、并且容易組裝，可以在 結(jié)構(gòu)的不同處理位置處同時(shí)地或連續(xù)地應(yīng)用幾個(gè)這樣的裝置，由此進(jìn)一步 增大在時(shí)間上的優(yōu)勢。此外，本發(fā)明也可以應(yīng)用在無法使用高壓釜的情況， 例如在修補(bǔ)飛機(jī)的過程中。
在從屬權(quán)利要求中可發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的有利的實(shí)施例和改進(jìn)。
依照根據(jù)本發(fā)明的連接裝置的優(yōu)選實(shí)施例，壓力墊的壓力帽和帽墊由 彈性材料整體形成。這獲得對(duì)壓力區(qū)域的高度可靠的密封并且使裝置即在 制造上成本效率高又容易操作。
根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，壓力墊還包括用于沿包圍表面段的線接觸纖維復(fù)合 結(jié)構(gòu)的密封區(qū)域。這使得能在帽墊和纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)之間形成密閉的密封區(qū) 域，可以不用使用氣密膜或箔片覆蓋該表面段而抽空該區(qū)域。結(jié)果，操作更為便利。
根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，壓力墊還包括被密封區(qū)域圍繞的凹陷。以此方式， 該凹陷可以容納纖維層，即使這些纖維層在未壓縮狀態(tài)下有高于纖維復(fù)合 結(jié)構(gòu)的表面水平的明顯突起。優(yōu)選地，還設(shè)置抽空裝置，其用于抽空由帽 墊、纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)和密封區(qū)域確定界線的低壓區(qū)域。以此方式，可以免除 對(duì)外部抽空裝置的操作。
根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，帽墊設(shè)置為半剛性形式。這樣允許在壓力帽和纖維 復(fù)合部件之間留出一定距離，由此可以將本裝置應(yīng)用到例如纖維復(fù)合結(jié)構(gòu) 的彎曲表面段的可變形狀。優(yōu)選地，該帽墊包括剛性比中間段更大的邊界 段。以此方式，例如當(dāng)帽墊的中間段與纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)上方的膜形成接觸時(shí)， 帽墊在其中間段彈性地適應(yīng)該表面段的形狀，同時(shí)不與纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)接觸 的硬度更大的邊界段阻止由于過壓而產(chǎn)生的邊界段的膨脹。
優(yōu)選地，帽墊以根據(jù)纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)的輪廓在壓力區(qū)域中在過壓下膜基 本填滿該輪廓。這樣，通過準(zhǔn)備一致的倒置的輪廓的帽墊，纖維層也可以 被連接到諸如階梯形的表面段的高的輪廓。相應(yīng)地，通過從主模澆鑄帽墊， 如果帽要被應(yīng)用在加強(qiáng)件(例如在飛機(jī)外皮的內(nèi)側(cè)上的承梁)輪廓之間， 側(cè)向壓力的應(yīng)用也是可以。
根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，還設(shè)置壓組件，其將壓力帽和帽墊一起壓在表面段 上。這樣在表面段上獲得了可靠的表面壓力。優(yōu)選地，壓組件包括用于支 撐纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)的側(cè)面的抗衡支撐件，所述側(cè)面與表面段相對(duì)，由此獲得 高的表面壓力同時(shí)在纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)上的應(yīng)力較小?？蛇x地或另外地，壓組 件包括至少一個(gè)用于支撐在纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)的支撐段上的吸盤，其中所述支 撐段鄰近表面段。這樣允許處理那些只能從一側(cè)接近的結(jié)構(gòu)的表面段。
根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，壓力帽包括剛性框架，周圍邊界形成在剛性框架上。 這給予壓力帽特別的穩(wěn)定性。優(yōu)選地，該剛性框架被柔性帽墊填充。這是 有利的，因?yàn)檫@樣做能夠獲得輕便并且容易修改的構(gòu)造。
與根據(jù)本發(fā)明的連接裝置的優(yōu)選實(shí)施例一致，還設(shè)置用于提供過壓的 壓縮機(jī)。這樣可以免除使用用于產(chǎn)生壓力的外部裝置，使得本裝置容易運(yùn) 輸和能被靈活應(yīng)用。
根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，還設(shè)置通過加熱而用于硬化纖維層的加熱元件，以便可以在更高的溫度下硬化纖維層，對(duì)該更高的溫度的要求取決于特定的 樹脂基體。加熱元件優(yōu)選地由具有用于覆蓋纖維層的膜或者帽墊的一部分 制成，以便可以直接在纖維層附件產(chǎn)生熱量。
與優(yōu)選實(shí)施例一致，根據(jù)本發(fā)明的方法還包括步驟將壓力墊壓在纖 維復(fù)合結(jié)構(gòu)上。通過這一步驟，實(shí)現(xiàn)將期望的表面壓力可靠地施加到整個(gè) 未硬化纖維層上。
根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，所述方法還包括下列步驟被位于纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)上 方的帽墊所限定的低壓區(qū)域被密封和抽空。這是有利的，因?yàn)椴恍枰?氣墊下方放置單獨(dú)的氣密箔片或膜；可以將膜兩側(cè)的壓力差再升高0.8-0.9 巴，使得允許通過吸去在帽墊下的殘余空氣(例如氣孔)而進(jìn)一步提高處 理的質(zhì)量，并且允許把過壓降低相應(yīng)的數(shù)值從而例如可以將壓力帽設(shè)計(jì)得 更輕和更簡單。
優(yōu)選地，低壓區(qū)域的密封是通過借助于壓力帽將帽墊壓在纖維復(fù)合結(jié) 構(gòu)上來實(shí)現(xiàn)。以此方式，不需要單獨(dú)得密封步驟。
與優(yōu)選實(shí)施例一致，至少一層纖維層的所述硬化是通過加熱來實(shí)現(xiàn)， 例如依靠嵌入膜或者另外添加的墊中的加熱元件來加熱。優(yōu)選地，根據(jù)所
用的樹脂基體，纖維層被加熱到125° C到180° C的溫度。
根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，所施加的過壓至少高于大氣壓l巴，因?yàn)橥ㄟ^這樣 做，在壓力區(qū)域和纖維層的區(qū)域之間能獲得比僅使用真空袋時(shí)可能獲得的 更大的壓力差。優(yōu)選地，過壓在1和2巴之間，這允許壓力帽和其他部件的 設(shè)計(jì)能相對(duì)簡單。
下面將參照附圖借助實(shí)施例而更詳細(xì)地描述本發(fā)明。
附圖中示出
圖1是連接裝置的示意性橫截面圖2是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的連接裝置的斜透視圖； 圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的連接裝置的示意性橫截面圖； 圖3A是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的連接裝置的示意性橫截面圖； 圖3B是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的連接裝置的示意性橫截面9. 圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的連接裝置的側(cè)視圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的連接裝置的側(cè)視圖；及 圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的處理方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
在附圖中，除非給出相反的說明，否則相同的參考標(biāo)記指代相同或功 能上相同的部件。
圖1示出連接裝置100的示意性橫截面圖，連接裝置處于連接初始未硬 化的纖維層104到纖維復(fù)合部件102的狀態(tài)中。為了這一目的，纖維層104 已經(jīng)被布置在表面段112上并且己經(jīng)被壓力密閉膜108 (例如真空箔或橡膠 墊)覆蓋。膜108也可以由完全圍繞纖維復(fù)合部件102的真空袋的殼的一部 分形成。
壓力帽106、 120布置在表面段112上方，表面段由例如橡膠墊的柔性 帽墊106和剛性框架120形成，剛性框架120沿帽墊106的邊界107在其上側(cè) 延伸。框架120與帽墊106的邊界107—起被螺絲夾具壓在纖維復(fù)合部件102 上，該螺絲夾具布置為沿框架的周邊有固定的距離。此外，周圍墊圈116 插入在帽墊106的邊界107和纖維復(fù)合部件102之間，以便在帽墊106和膜 108之間形成密封的封閉壓力區(qū)域110。
然而，如果墊圈116在這個(gè)膜的整個(gè)長度上延伸，則膜108可以被真空 袋或非粘合性的膜代替，因?yàn)樵谶@種情況下，框架120的表面壓力允許過 壓區(qū)域110的密封以及低壓區(qū)域114的密封。
閥噴嘴116安裝在帽墊106中，用于在壓力區(qū)域110中引發(fā)過壓。當(dāng)該 裝置最初是在使用中時(shí)，以所述方式密封壓力區(qū)域IIO。隨后，閥噴嘴116
被連接到未被示出的壓縮機(jī)，并且打開該壓縮機(jī)以便在壓力區(qū)域iio中形
成過壓。
如箭頭標(biāo)記所示，該過壓在邊界上施加壓迫力。指向帽墊106的那些 力使得帽墊106以所示的方式拱起。指向膜108的那些力使得膜108和被包 在膜108下的纖維層104被壓抵在纖維復(fù)合部件102上，由此纖維層104被壓縮。
有利的是，包在膜108下的段114又被例如真空泵304抽空，如圖所示，該真空泵通過例如真空管122連接到低壓區(qū)域114，而真空管122依靠管道 124被引導(dǎo)通過帽墊106?？蛇x地，可以在不同位置，例如靠近墊圈116的 位置或者靠近閥噴嘴118的位置，引導(dǎo)該真空管通過。例如如果在密封壓 力區(qū)域110之前真空泵304就被提供用于操作，也可以免除使用管道124。 抽空低壓區(qū)域?qū)е麓蠹s1.8到2.2巴的有效硬化壓力的應(yīng)用，該壓力由在低 壓區(qū)域114中大約0.8巴的與大氣壓相比的低壓和在壓力區(qū)域110中的大約1 至lj2巴的過壓組成。
圖2示出另一個(gè)連接裝置100的斜透視圖，該連接裝置包括在連接裝置 100的所示工作條件下布置在纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)102的表面段112上方的壓力帽 120、 106。由此，壓力帽120、 106包括作為帽蓋的橡膠帽墊106和例如由 鋼或鋁制成的剛性框架120，該剛性框架被許多螺絲夾具200壓抵在橡膠帽 106上以使所述橡膠帽在其邊界107處被擠在框架120和纖維復(fù)合部件102 之間。例如，框架120可以依靠膠合而被牢固地連接到帽墊106;然而，在 所示的布置中，螺絲夾具200的壓力己經(jīng)促成帽墊106的牢固連接，以便框 架120和帽墊106可以形成為分開的部件。承載框架120的螺絲夾具200由棒 202保持，棒202以未在此處示出的方式支撐在纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)102的下側(cè)上。
圖3示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的連接裝置的示意性截面圖。在根據(jù)圖l所 示的工作狀態(tài)下，最初未硬化的纖維層104已被布置在纖維復(fù)合部件102的 表面段上，并且己經(jīng)被膜108覆蓋。膜108和纖維復(fù)合元件102圍住位于它 們之間的被真空泵304抽空的低壓室114。
在這樣準(zhǔn)備好的纖維復(fù)合部件102的表面段的上方，壓力墊390布置為 包括剛性壓力帽308，而帽墊106通過緊固元件310、周圍墊圈116和框架120 連接到壓力帽308的底側(cè)上，使得所述帽墊與壓力帽308—起圍住了在壓力 墊390內(nèi)側(cè)的密封封閉且永久固定的壓力區(qū)域110?？梢越柚鷫嚎s機(jī)302通 過壓力引發(fā)噴嘴118向壓力區(qū)域110施加過壓。電加熱元件306布置在帽墊 106的內(nèi)側(cè)或外側(cè)，或者嵌入到帽墊106內(nèi)。它們允許加熱纖維層104以用 于硬化。
在裝置100工作期間，低壓區(qū)域114被真空泵304抽空。在壓力區(qū)域IIO 中，依靠壓縮機(jī)302，形成由箭頭符號(hào)指出的過壓，該過壓使帽墊106膨脹。 如果以適當(dāng)?shù)姆绞秸{(diào)節(jié)螺絲夾具200 (或者其他裝置例如適用于該目的的壓力軸或壓力汽缸)，該過壓將帽墊106壓抵被膜108覆蓋的纖維層104并且 壓縮纖維層。加熱元件306被激活用于纖維層104的最后硬化。
圖3A示出根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的連接裝置的圖示，其不同于圖3 中的實(shí)施例的地方在于壓力帽308和帽墊106由例如橡膠的彈性材料整體 形成。換句話說，容納壓力區(qū)域110的壓力墊390形成為單件，這樣減少了 提供連接裝置的費(fèi)用并極大地方便了操作。壓力墊390可以形成為使得它 在未被使用的狀態(tài)下展示出平的、中空墊的形式，而位于該中空墊內(nèi)部的 壓力區(qū)域110是癟的，從而允許有效存儲(chǔ)壓力墊390。
圖3B示出根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的連接裝置的圖示，其中如圖3A的實(shí)施 例一樣，包括壓力帽308和帽墊106的壓力墊390由例如橡膠的彈性材料整 體形成。另外，壓力墊390包括密封區(qū)域392，該密封區(qū)域在連接裝置的使 用期間沿包圍表面段112的周邊接觸纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)102。由于密封區(qū)域392 的存在，可以在纖維層104的位置處形成低壓區(qū)域114而不用單獨(dú)提供用于 覆蓋表面區(qū)域112的壓力密閉膜。在要形成低壓區(qū)域114的位置處，壓力墊 包括淺凹398。抽空管道394從低壓區(qū)域114延伸到壓力墊390的周邊，因而 在壓力墊390己經(jīng)被壓在纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)102之后允許低壓區(qū)域114被真空泵 304抽空。為了更好的密封性能，在密封區(qū)域中提供了例如由較軟材料形 成的繞包圍表面段112的周邊而延伸的墊圈396。
圖4示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的連接裝置的側(cè)視圖，其中帽墊106 (與圖3—致)被永久連接到壓力座308，該壓力座構(gòu)成整體的壓力墊390 并且被棒202支撐。棒202允許按壓壓力帽308、 106和帽墊106到要被處理 的纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)102的表面段112上，以便通過這種方式將在壓力帽308和 帽墊106之間占優(yōu)勢的過壓間接地施加到表面段上。
棒202具有C形形狀并在另一端具有抗衡支撐件400，該支撐件具有適 于支撐纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)102在背側(cè)402上的輪廓，所述背側(cè)402與要處理的表 面段112相對(duì)。示例性示出的纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)102在其背側(cè)具有多個(gè)承梁406， 這些承梁配合在抗衡支撐件400的相應(yīng)的孔中。高度調(diào)節(jié)件404允許抗衡支 撐件的高度適應(yīng)纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)102的厚度以及適應(yīng)帽墊106的期望的表面 壓力。
以類似于抗衡支撐件400的方式，帽墊106也可以設(shè)計(jì)成根據(jù)要被處理的表面段112的形狀而沿其輪廓的形式，以便改善壓力分布并且最佳地利 用帽墊106的可拉伸性。例如可以在具有相應(yīng)形狀的主模上生產(chǎn)這種依輪
廓的帽墊106。
圖5示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的連接裝置的側(cè)視圖，該連接裝置也 包括由壓力座308和帽墊106構(gòu)成的作為整體單元的壓力墊390，并由棒202 支撐在要被處理的纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)102的表面段112的上方。然而，在本實(shí)施 例中，棒202依靠吸盤500支撐在纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)102的表面的支撐段502上， 其與要被處理的表面段112相鄰。
圖6示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于處理纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)的處理方法 的流程圖，該方法例如可借助上述連接裝置之一執(zhí)行。
由此，在第一步驟600中，未硬化的纖維層布置在纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)的表 面段上。隨后，在另一步驟602中，纖維層被壓力密閉膜覆蓋，例如被一 次性的真空箔片或者可重復(fù)使用的橡膠墊覆蓋。在步驟614中，被膜和纖 維復(fù)合結(jié)構(gòu)限制的低壓區(qū)域被密封。然后，該低壓區(qū)域在步驟616中被抽 空。
在另一步驟604中，壓力墊被布置在表面段的上方，其包括壓力帽和 壓力密閉地連接到壓力帽的周圍邊界的壓力密閉帽墊，從而該帽墊與壓力 帽一起限制壓力區(qū)域。以使壓力帽被壓抵在纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)上的方式對(duì)壓力 帽604和膜602進(jìn)行布置，從而如壓力帽的邊界或帽墊的中心的壓力帽或帽 墊的部分區(qū)域壓抵纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)。
在另一步驟608中，在把膜壓抵在纖維層上的壓力區(qū)域中產(chǎn)生過壓。 例如，通過將壓力墊預(yù)填充如壓縮空氣壓力介質(zhì)，也可以在本方法的開始 時(shí)執(zhí)行步驟606和更后面的步驟608。
布置壓力帽604和產(chǎn)生過壓608協(xié)作而形成下述效果壓力帽與帽墊一 起被壓612在被膜覆蓋的纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)上，從而帽墊的諸如帽墊的中心的
部分段壓抵纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)。
在步驟616中對(duì)低壓區(qū)域的抽空以及過壓的產(chǎn)生，導(dǎo)致大約1.8到2.8巴 的有效硬化壓力的應(yīng)用，該硬化壓力由在低壓區(qū)域114中大約0.8巴的與大 氣壓相比的低壓和在壓力區(qū)域中的大約1到2巴的過壓所組成。
作為步驟602和614的替代，通過將設(shè)置在帽墊上密封區(qū)域壓抵在纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)上，可以在步驟608中一起密封低壓區(qū)域，從而得到的低壓區(qū)域 受到帽墊和纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)的限制。在這種情況下，步驟616也可以在步驟 608之后完成。
纖維層在最后步驟610中被硬化，例如通過借助加熱元件來加熱，該 加熱元件被集成在膜中或者在帽墊中或者能被連接到這些部件。
盡管已經(jīng)借助優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明并不限于此，而 是可以以多變的方式被修改。
例如，未硬化纖維層也可以被連接到不同類型的結(jié)構(gòu)和部件上。因而， 可以以所述方式連接纖維玻璃強(qiáng)化塑料到鋁部件上。此外，纖維層可以被 諸如顆粒的不同類型的材料所替代。也可以借助于內(nèi)嵌的粘合薄膜層將硬 元件連接到基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上。
參考標(biāo)記列表
100連接裝置
102纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)
104纖維層
106帽墊
107邊界
108壓力密閉膜
110壓力區(qū)域
112表面段
114低壓區(qū)域
116墊圈
118壓力引發(fā)裝置
120框架
200螺絲夾具
202棒
300中間段
302壓縮機(jī)
304真空泵306加熱元件 308帽板 310緊固元件 390壓力墊 392密封區(qū)域 394抽空管道 396墊圈 398凹陷 400抗衡支撐件 402背側(cè) 404高度調(diào)節(jié)件 406承梁 500真空泵 502支撐段 600布置纖維層 602覆蓋纖維層 604布置壓力帽 608產(chǎn)生過壓 610硬化纖維層 612按壓壓力帽
權(quán)利要求
1.一種連接裝置(100)，用于將布置在纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)(102)的表面段(112)上的未硬化纖維層(104)連接到所述纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)上，該連接裝置包括壓力墊(390)，所述壓力墊包括用于布置在所述表面段(112)上方的壓力帽(120，380)以及壓力密閉帽墊(106)，所述壓力密閉帽墊被壓力密閉地連接到所述壓力帽(120，308)的外周邊界(107)，由此形成被所述壓力帽(120，308)和所述帽墊(106)限定的壓力區(qū)域；和用于引發(fā)過壓到所述壓力區(qū)域中的壓力引發(fā)裝置(118)，所述壓力引發(fā)裝置將所述帽墊(106)壓抵所述纖維層(104)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的連接裝置，其特征在于，所述壓力墊(390)的所述壓力帽(380)和所述帽墊(106)由彈性材料整體形成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的連接裝置，其特征在于，所述壓力墊(390)還包括用于沿包圍所述表面段(112)的線接觸所述纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)(102)的密封區(qū)域(392)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3的連接裝置，其特征在于，所述壓力墊(390)還包括被所述密封區(qū)域圍繞的凹陷(398)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的連接裝置，其特征在于，還設(shè)置抽空裝置(304)，所述抽空裝置用于抽空由所述帽墊(106)、所述纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)(102)和所述密封區(qū)域(392)確定界線的低壓區(qū)域(114)。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的連接裝置，其特征在于，所述帽墊(106)設(shè)置為半剛性形式，并且特別是在邊界段(107)比在中間段(300)具有更大的剛性。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的連接裝置，其特征在于，所述帽墊(106)根據(jù)所述纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)(102)的輪廓以所述帽墊(106)在所述壓力區(qū)域中在過壓下基本填滿所述輪廓的方式設(shè)置。
8. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的連接裝置，其特征在于，還設(shè)置壓組件(200， 202， 400， 500)，所述壓組件設(shè)置為將所述壓力帽(106，120， 308)和所述帽墊(106) —起壓在所述表面段(112)上。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的連接裝置，其特征在于，所述壓組件(200，202， 400， 500)包括抗衡支撐件(400)，所述抗衡支撐件用于支撐在與所述表面段(112)相對(duì)的所述纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)(102)的側(cè)面(402)上。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的連接裝置，其特征在于，所述壓組件(200， 202， 400， 500)包括至少一個(gè)用于支撐在所述纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)(102)的支撐段(502)上的吸盤(500)，其中所述支撐段(502)鄰近所述表面段(102)。
11. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的連接裝置，其特征在于，所述壓力帽(106， 120， 308)包括剛性框架(120)，所述外周邊界(107)形成在所述剛性框架上。
12. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的連接裝置，其特征在于，還設(shè)置用于提供所述過壓的壓縮機(jī)(302)。
13. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的連接裝置，其特征在于，還設(shè)置用于通過加熱而硬化所述纖維層(104)的加熱元件(306)，所述加熱元件(306)優(yōu)選地與所述帽墊(106)形成為整體。
14. 一種用于處理纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)(102)的處理方法，該方法包括在所述纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)(102)的表面段上布置(600)至少一層未硬化纖維層(104)的步驟；在所述表面段(112)的上方布置(604)壓力墊(390)的步驟，所述壓力墊(390)包括壓力帽(106， 120， 308)和壓力密閉帽墊(106)，壓力密閉帽墊(106)壓力密閉地連接到所述壓力帽(106， 120， 308)的外周邊界(107)，使得所述帽墊(106)與所述壓力帽一起限定壓力區(qū)域；和在所述壓力區(qū)域(110)中產(chǎn)生(608)過壓的步驟，該過壓將所述帽墊(106)壓抵所述至少一層纖維層(104);和硬化(610)所述至少一層纖維層(104)的步驟。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的處理方法，其特征在于，該方法還包括步驟將所述壓力墊(390)壓(612)在所述纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)(102)上。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的處理方法，其特征在于，所述方法還包括下列步驟用所述帽墊(106)覆蓋(602)所述至少一層纖維層(104);密封(614)由所述帽墊(106)和所述纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)(102)限定的低壓區(qū)域(114);禾口抽空(616)所述低壓區(qū)域(114)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的處理方法，其特征在于，所述低壓區(qū)域(114)的密封(614)通過借助于所述壓力帽(106， 120， 308)將所述帽墊(106)壓在所述纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)(102)上來實(shí)現(xiàn)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求14-17中任一項(xiàng)所述的處理方法，其特征在于，所述至少一層纖維層(104)的所述硬化(610)根據(jù)所述纖維層(104)的樹脂基體，通過加熱來實(shí)現(xiàn)，特別是加熱到125OC到180。C的溫度。
19. 根據(jù)權(quán)利要求14-17中任一項(xiàng)所述的處理方法，其特征在于，所述被施加(608)的過壓高于大氣壓至少l巴。
全文摘要
本發(fā)明提供一種連接裝置(100)，用于將布置在纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)(102)的表面段(112)上的未硬化纖維層(104)連接到該纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)上。該連接裝置包括壓力墊(390)，壓力墊包括布置在表面段上方的壓力帽(120，308)以及壓力密閉帽墊(106)，該壓力密閉帽墊被壓力密閉地連接到壓力帽的周圍邊界(107)，由此形成被壓力帽和帽墊限制的壓力區(qū)域。該連接裝置還包括用于引發(fā)過壓的壓力引發(fā)裝置(302)，壓力引發(fā)裝置將帽墊壓抵纖維層到壓力區(qū)域中。根據(jù)另一方面，本發(fā)明提供一種處理纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)的處理方法。
文檔編號(hào)B29C73/12GK101678612SQ200880018671
公開日2010年3月24日 申請日期2008年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月5日
發(fā)明者漢斯·馬夸特, 費(fèi)利克斯卡斯帕·黑爾弗里希 申請人:空中客車運(yùn)營有限公司