[发明专利]用于处理纤维复合材料表面的方法和装置

说明书

本发明提供一种用于处理纤维复合材料(1)的表面(4’)的方法和装置，所述纤维复合材料包含特定硬度(H_F)的纤维(3)，将所述纤维复合材料(1)的表面(4’)用磨料(5)摩擦去除，所述磨料(5)的硬度(H_A)小于所述纤维复合材料(1)中所含纤维(3)的硬度(H_F)，但大于包埋有所述纤维复合材料(1)的所述纤维(3)的塑料材料(2)的硬度(H_K)。

技术领域

本发明涉及用于处理纤维复合材料，特别是碳纤维增强的塑料材料(CFRP)表面的方法和装置。

背景技术

在飞行器的构造中，越来越多地使用了纤维复合材料。纤维复合材料是由包埋的纤维增强的材料。玻璃纤维增强的塑料材料(GFRP)、碳纤维增强的塑料材料(CFRP)和芳族聚酰胺纤维增强的塑料材料(芳族聚酰胺纤维复合材料，AFC)使用得最频繁。

当部件粘结到这种纤维复合材料上时，碳纤维增强的塑料材料的表面必须经过处理。例如，机翼的上部壳和下部壳的粘着表面在结合到一起形成最终机翼前必须经过仔细地预处理。

在飞行操作中暴露于极端负载的飞行器的部件一定不能失灵。强度比基材低的粘性接头会引起结构性部件的减弱。

为了避免这类弱点，提供给进一步粘结加工的表面通常先打磨。当打磨层叠的未处理表面时，决定强度的纤维会有被打磨过程损坏的危险。

图1A和1B图示了以常规方式打磨纤维复合材料的纤维复合材料表面处理。

如图1A所示，纤维F1、F2包埋于纤维复合材料的塑料材料K中，以使该材料更坚固。复合材料的纤维F具有较高硬度且较脆。如图1所示，包埋于复合材料的塑料材料K中的纤维F具有一定的波浪形起伏。如图1A、1B所示，当打磨复合材料的表面时，一些包埋在其中的纤维，例如图1A、1B中所示的纤维F1会被切断。一条或多条纤维的切断降低了复合材料的强度。

因此，当打磨纤维复合材料的表面时，决定强度的纤维会有被打磨过程损坏或切断的危险。这可以通过测量表面电阻得知，因为这些纤维通常是导电的。

因此，在DE 10302594A1中提出了一种用于制备由碳纤维增强的塑料材料制成的表面的方法，所述表面用于承重结构性部件的进一步加工，在该方法中，碳纤维增强的塑料材料的表面用尖锐边缘的刚玉颗粒摩擦处理。

但是，该现有技术方法的缺点是，在复合材料的表面处理过程中，刚玉颗粒不仅去除塑料材料，而且也作用于在此过程中暴露出来的脆性的纤维。所以，这种常规的现有技术方法也会导致复合材料中纤维的切断。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种用于处理纤维复合材料的表面的方法和装置，使用所述方法和装置不会削弱所述纤维复合材料的强度。

根据本发明，此目的通过具有权利要求1中所述特征的方法实现。

本发明提供一种用于处理纤维复合材料的表面的方法，所述纤维复合材料包含特定硬度的纤维，将所述纤维复合材料的表面用磨料去除，所述磨料的硬度小于所述纤维复合材料中所含纤维的硬度，但大于包埋有所述纤维复合材料的所述纤维的塑料材料的硬度。

在根据本发明方法的一个实施方式中，将所述磨料用气态流体吹至所述纤维复合材料的表面上。

在根据本发明方法的一个实施方式中，将所述磨料用液态流体吹至所述纤维复合材料的表面上。

在根据本发明方法的一个可能的实施方式中，所述气态流体由空气形成。

在根据本发明方法的一个可能的实施方式中，所述液态流体由水形成。

在根据本发明方法的进一步的实施方式中，将所述磨料离心抛至所述纤维复合材料的表面上。