ES2378682A1 - Método de fabricación de larguerillos con forma de "t" para un avión y herramienta de curado usada en el mismo. - Google Patents
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Abstract
Método de fabricación de larguerillos con forma de "T" para un avión y herramienta de curado usada en el mismo.Método de fabricación de larguerillos con forma "T" para un avión, en el que los larguerillos con forma de "T" tienen un alma del larguerillo y un pie del larguerillo, comprendiendo el método: una primera etapa de conformado en caliente de un laminado de fibra de carbono para conseguir una geometría de semi-larguerillos con una sección transversal con forma de "L", una segunda etapa para colocar juntos los dos semi-larguerillos con forma de "T" conformados en caliente para formar un larguerillo con forma de "T", una tercera etapa donde el larguerillo con forma de "T" resultante es coencolado sobre un revestimiento curado con una línea adhesiva entre ellos, y una cuarta etapa para curar el larguerillo con forma de "T" obtenido dentro de una bolsa de vacío usando angulares de aleación de invar como herramientas de curado. El método se caracteriza porque los angulares de aleación de invar se cortan en un área del radio, eliminando una parte de los mismos que cubren el pie del larguerillo para definir una pieza de aleación de invar que no tiene pie.
Description
Método de fabricación de larguerillos con forma
de "T" para un avión y herramienta de curado usada en el
mismo.
Un objeto de la presente invención es
proporcionar un método de fabricación de larguerillos con forma de
"T" para construir estructuras de aviones que reduzcan el
tiempo, el trabajo y las dificultades de montaje, especialmente
cuando sobre los larguerillos se monta otra pieza.
El objeto principal de la presente invención es
minimizar un efecto conocido como "efecto de sombrero mejicano"
experimentado por los larguerillos con forma de "T". Esto
significa minimizar el hecho de que el espesor del larguerillo se
hace menor que el espesor nominal en el extremo del alma del
larguerillo y mayor que el espesor nominal en el extremo del pie del
larguerillo.
De esta manera, otro objeto de la invención es
evitar el uso de suplementos sólidos cuando tiene que montarse otra
pieza sobre el pie del larguerillo.
Un objeto adicional de la presente invención es
describir una herramienta de curado usada para superar el efecto
mencionado anteriormente.
Por último, otro objeto de la presente invención
se refiere a facilitar la etapa de desmoldeo de los larguerillos de
la bolsa de vacío.
La presente invención está comprendida dentro de
la industria aeronáutica y se refiere a larguerillos para aviones.
Más particularmente, se refiere a larguerillos de material compuesto
con forma de "T" y a los métodos de fabricación de los
mismos.
En la construcción de aviones, un larguerillo o
larguero de fuselaje o refuerzo es una tira fina hecha de fibra de
carbono. Varias tiras son coencoladas sobre un revestimiento curado
para construir una parte del avión (por ejemplo, las alas, el HTP,
etc.).
Un tipo muy común de larguerillos es el que
tiene una sección transversal con forma de "T" que define un
alma del larguerillo y un pie del larguerillo.
Normalmente, un método de fabricación de un
larguerillo con forma de "T" para un avión comprende una
primera etapa de conformado de laminados en caliente para conseguir
una geometría de semi-larguerillos con sección
transversal con forma de "L", y una segunda etapa para colocar
juntos dos semi-larguerillos, conformados en
caliente, para conseguir un larguerillo con forma de "T".
Después, el larguerillo con forma de "T" es coencolado sobre un
revestimiento curado con una línea adhesiva entre ellos.
También es bien conocido en la industria
aeronáutica que dicho método comprende una tercera etapa, que es un
ciclo de curado, en el que las herramientas de curado,
preferiblemente angulares de aleación de invar de aproximadamente
90º, se colocan siguiendo el contorno del larguerillo con forma de
"T" conformado en caliente dentro de una bolsa de vacío durante
el ciclo de curado. Debe observarse que los angulares de invar
tienen una abertura de 90º cuando el revestimiento sobre el que los
larguerillos son coencolados es un revestimiento plano. Pero, cuando
el revestimiento es curvo, entonces el ángulo entre el pie y el alma
de un larguerillo varía ligeramente, haciendo de esta manera que la
abertura del angular de invar sea distinta de 90º.
Estos larguerillos con forma de "T", que se
forman por los métodos de fabricación tradicionales en los que los
larguerillos no curados se unen conjuntamente sobre las capas
superficiales curadas con la herramienta de curado del larguerillo
dentro de la bolsa de vacío, están sometidos al inconveniente de
"efecto de sombrero mejicano", que es el hecho de que el
espesor del larguerillo:
- se hace menor que el espesor nominal en el
extremo del alma del larguerillo, y
- se hace mayor que el espesor nominal en los
extremos del pie del larguerillo.
\vskip1.000000\baselineskip
De esta manera, si cualquier otra pieza tiene
que montarse sobre el pie del larguerillo y la diferencia de espesor
entre los puntos más finos y más gruesos del pie del larguerillo es
demasiado grande, tiene que añadirse un suplemento sólido para
nivelar la superficie sobre la que tiene que montarse la otra pieza.
El uso de estos suplementos sólidos aumenta las dificultades de
montaje y la cantidad de trabajo implicado.
La Solicitud de Patente ES P201030219 describe
un método tradicional de fabricación de larguerillos, especialmente
con una sección transversal con forma de "T".
Por lo tanto, era deseable encontrar un método
de fabricación de larguerillos con el que se minimice el
inconveniente de "efecto de sombrero mejicano" explicado
anteriormente.
La presente invención se diseña para superar los
inconvenientes mencionados anteriormente de los larguerillos con
forma de "T".
A lo largo de toda la presente invención el
término "invar", conocido también genéricamente como
FeNi36
(64FeNi en Estados Unidos), es una aleación de níquel (36%) y acero (64%), destacada por su bajo coeficiente de expansión térmica (CET), único. El nombre "invar" procede de la palabra invariable, que hace referencia a su ausencia de expansión o contracción cuando cambia la temperatura.
(64FeNi en Estados Unidos), es una aleación de níquel (36%) y acero (64%), destacada por su bajo coeficiente de expansión térmica (CET), único. El nombre "invar" procede de la palabra invariable, que hace referencia a su ausencia de expansión o contracción cuando cambia la temperatura.
De esta manera, una aleación de invar presenta
una expansión extremadamente baja a aproximadamente temperatura
ambiente, haciéndola particularmente útil en aplicaciones donde se
requiere una expansión térmica mínima y una alta estabilidad
dimensional, tal como en instrumentos de precisión como dispositivos
optoelectrónicos, bancos ópticos y láser, componentes electrónicos y
otras clases de instrumentos científicos. También tiene una gran
aplicabilidad en la fabricación de herramientas para curar
materiales compuestos. La expresión "materiales compuestos"
incluye diversos materiales basados en polímeros y no poliméricos,
no homogéneos, denominados habitualmente "materiales compuestos
reforzados", "materiales compuestos de fibra de carbono" u
otros términos adicionales conocidos en la técnica.
De esta manera, la presente invención describe
un método de fabricación de larguerillos con forma de "T" para
un avión que tienen un alma del larguerillo y un pie del
larguerillo, y comprendiendo el método:
- -
- una primera etapa de conformado en caliente de un laminado de fibra de carbono para conseguir una geometría de semi-larguerillos con sección transversal con forma de "L",
- -
- una segunda etapa para colocar juntos dos semi-larguerillos con forma de "L" conformados en caliente para formar un larguerillo con forma de "T",
- -
- una tercera etapa de coencolado del larguerillo con forma de "T" resultante sobre un revestimiento curado con una línea adhesiva entre ellos, y
- -
- una cuarta etapa para curar el larguerillo con forma de "T" obtenido dentro de una bolsa de vacío usando angulares de aleación de invar como herramientas de curado.
\vskip1.000000\baselineskip
El método se caracteriza porque antes de
realizar la cuarta etapa los angulares de invar se cortan en un área
del radio eliminando una parte de los mismos que cubre el pie del
larguerillo para definir una pieza de aleación de invar sin pie.
Preferiblemente, los angulares de aleación de
invar se cortan en un área del radio en aquellas zonas donde se van
a montar otras piezas. En dichas realizaciones, la zona en la que se
va a montar otra pieza es el pie del larguerillo; de esta manera, la
pieza a montar permanece en contacto directo con el pie del
larguerillo.
En una segunda realización de la presente
invención, se dispone un soporte elastomérico sobre el pie del
larguerillo una vez cortado el angular de invar. El soporte
elastomérico cubre el pie del larguerillo. Este soporte elastomérico
hace trabajo de molde, por lo que se retira al final del proceso
para su reutilización durante varios ciclos. En una realización
preferida, este soporte elastomérico es de goma.
Además, para facilitar el desmoldeo de los
larguerillos, en una tercera realización de la presente invención un
elemento de fibra de vidrio ya precurado es coencolado con el pie
del larguerillo (3) sobre el lugar que ha dejado libre la parte del
angular de aleación de invar eliminada. Como es conocido en la
técnica, este elemento al ir coencolado, queda fijado al pie del
larguerillo de forma permanente, y, al montarse precurado, también
da forma a dicho pie como si se tratara de un molde. En el montaje
preparatorio de este proceso de curado y coencolado, la fibra de
vidrio precurada estaría en contacto directo con la película
separadora de la bolsa de vacío durante el ciclo de curado.
La fibra de vidrio precurada puede
colocarse:
- -
- antes del conformado en caliente de los larguerillos, o
- -
- una vez que los larguerillos se han conformado, pero antes de colocar los angulares de invar.
\vskip1.000000\baselineskip
Adicionalmente, cuando más de un larguerillo con
forma de "T" es coencolado al mismo tiempo sobre un
revestimiento curado, la presente invención usa un relleno, situado
entre los pies de los larguerillos adyacentes, para evitar el efecto
de borde. El efecto de borde se produce debido a que el material,
antes de ser curado y durante el ciclo de curado es bastante blando,
de manera que la bolsa de vacío tiende a redondear las esquinas que
no están protegidas por la pieza de invar.
El relleno se selecciona de entre un grupo que
puede incluir fibra de carbono, metal, fibra de vidrio o cualquier
resina que cure a temperatura ambiente. Si el relleno es de
cualquier resina que cure a temperatura ambiente, la resina puede
curarse previamente y ponerse después entre los dos larguerillos
adyacentes.
Con la nueva geometría propuesta para los
angulares de aleación de invar por la presente invención, se evita
el uso de suplementos sólidos cuando se va a montar cualquier otra
pieza sobre el pie del larguerillo.
Además, el "efecto de sombrero mejicano"
explicado anteriormente se minimiza a décimas de milímetro.
Otra ventaja de la presente invención se refiere
al peso de los angulares de aleación de invar, ya que, con la
solución propuesta, el peso de los angulares de aleación de invar es
menor que el peso de los angulares de aleación de invar
tradicionales con su geometría convencional.
La presente invención se entenderá totalmente
basándose en la siguiente descripción detallada de las realizaciones
de la presente invención y en los dibujos adjuntos, que se presentan
únicamente como un ejemplo, y que por lo tanto no son restrictivos
de la invención, y en los que:
La Figura 1a representa la sección transversal
de un larguerillo con forma de "T" tradicional.
La Figura 1b representa la sección transversal
del inconveniente actual al que se enfrentan los larguerillos con
forma de "T" cuando se tiene que montar otra pieza sobre el pie
del larguerillo.
La Figura 2 muestra la sección transversal de
una realización de la solución propuesta por la presente
invención.
La Figura 3 muestra la sección transversal de
una segunda realización de la solución propuesta por la presente
invención.
La Figura 4 muestra la sección transversal de
dos larguerillos adyacentes entre los que se pone un relleno.
- 1:
- larguerillo con forma de "T"
- 2:
- alma del larguerillo
- 3:
- pie del larguerillo
- 4:
- semi-larguerillo con forma de "L"
- 5:
- revestimiento curado
- 6:
- línea adhesiva
- 7:
- angular de aleación de invar tradicional (aprox. 90º)
- 7' y 7'':
- piezas de aleación invar
- 8:
- área del radio del angular de aleación de invar
- 9:
- relleno
- 10:
- pieza a montar sobre el pie del larguerillo
- 11:
- suplemento sólido
- 12:
- soporte elastomérico.
La siguiente descripción se proporciona
únicamente para utilidad del lector, y no pretende limitar de
ninguna manera la invención como se expone mediante las
reivindicaciones.
De esta manera, la Figura 1a muestra un
larguerillo con forma de "T" tradicional (1), que se inicia a
partir de dos semi-larguerillos con forma de
"L" conformados en caliente (4) coencolados sobre un
revestimiento curad (5) con una línea adhesiva (6) entre ellos.
Además, en la Figura 1 los angulares de aleación de invar (7) se
colocan siguiendo el contorno del larguerillo con forma de "T"
conformado en caliente.
La Figura 1b muestra una ejemplificación
esquemática del inconveniente explicado anteriormente, conocido como
"efecto de sombrero mejicano", al que se enfrentan los
larguerillos con forma de "T" (1) que procede directamente del
método tradicional de fabricación del mismo. De esta manera, en la
Figura 1b puede observarse cómo se define un espacio entre el pie
del larguerillo (3) y una pieza a montar (10) sobre el mismo. Este
espacio tradicionalmente se ajusta con un suplemento sólido (11).
Pero, como se ha explicado anteriormente, el ajuste de estos
suplementos sólidos (11) aumenta las dificultades de montaje y la
cantidad de trabajo implicado.
De esta manera, la presente invención describe
un método de fabricación de larguerillos con forma de "T" (1)
para un avión que tiene un alma del larguerillo (2) y un pie del
larguerillo (3), comprendiendo el método:
- -
- una primera etapa de formación en caliente de un laminado de fibra de carbono para conseguir semi-larguerillos (4) de geometría con sección transversal con forma de "L",
- -
- una segunda etapa para colocar juntos dos semi-larguerillos con forma de "L" conformados en caliente (4) para formar un larguerillo con forma de "T" (1).
- -
- una tercera etapa donde el larguerillo con forma de "T" obtenido es coencolado sobre un revestimiento curado (5) con una línea adhesiva (6) entre ellos para obtener la estructura final, y
- -
- una cuarta etapa de curado del larguerillo con forma de "T" obtenido (1) dentro de una bolsa de vacío usando angulares de aleación de invar (7) como herramientas de curado, con la característica distintiva de que antes de realizar esta cuarta etapa los angulares de aleación de invar (7) se cortan en un área del radio (8) eliminando una parte de los angulares de aleación de invar que cubre el pie del larguerillo (3) para definir una pieza de aleación invar (7, 7') sin pie, como se muestra en la Figura 2.
\vskip1.000000\baselineskip
De esta manera, la realización mostrada en la
Figura 2 representa los angulares de aleación de invar (7) cortados
en un área del radio (8) en la zona donde puede montarse otra pieza
sobre el pie del larguerillo (3), una vez que el larguerillo se ha
curado. El corte se hace en un sentido radial que termina en el
vértice de unión entre el alma (2) y el pie (3) del larguerillo
(1).
La Figura 3 muestra una segunda realización de
la presente invención en la que el corte se realiza recto,
manteniendo todo el vértice de unión cubierto por la pieza de invar
resultante (7''). En esta segunda realización, se dispone un soporte
eslatomérico (12) sobre el pie del larguerillo (3) junto con la
pieza de aleación invar (7'') que no tiene pie. El soporte
elastomérico (12) cubre el pie del larguerillo (3). Este soporte
elastomérico hace trabajo de molde, por lo que se retira al final
del proceso para su reutilización durante varios ciclos. En una
realización preferida, este soporte elastomérico es de goma.
En una tercera realización de la presente
invención un elemento de fibra de vidrio ya precurado es coencolado
con el pie del larguerillo (3) sobre el lugar que ha dejado libre la
parte del angular de aleación de invar eliminada. Como es conocido
en la técnica, este elemento al ir coencolado, queda fijado al pie
del larguerillo de forma permanente, y, al montarse precurado,
también da forma a dicho pie como si se tratara de un molde. En el
montaje preparatorio de este proceso de curado y coencolado, la
fibra de vidrio curada estaría en contacto directo con la película
separadora de la bolsa de vacío durante el ciclo de curado.
Adicionalmente, como se representa en la Figura
4, cuando más de un larguerillo con forma de "T" es coencolado
al mismo tiempo sobre un revestimiento curado (5), la presente
invención describe un relleno (9), situado entre pies de
larguerillos adyacentes (3) para evitar el efecto de borde. El
relleno (9) se selecciona de entre el grupo consistente en fibra de
carbono, metal, fibra de vidrio o cualquier resina que se cure a
temperatura ambiente.
Claims (9)
1. Método de fabricación de larguerillos con
forma de "T" para un avión, en el que los larguerillos con
forma de "T" (1) tienen un alma del larguerillo (2) y un pie
del larguerillo (3), comprendiendo el método:
- -
- una primera etapa de conformado en caliente de un laminado de fibra de carbono para conseguir semi-larguerillos (4) con sección transversal con forma de "L",
- -
- una segunda etapa para colocar juntos dos semi-larguerillos (4) con forma de "L" conformados en caliente para formar un larguerillo con forma de "T"(1),
- -
- una tercera etapa donde el larguerillo con forma de "T" resultante (4) es coencolado sobre un revestimiento curado (5) con una línea adhesiva (6) entre ellos, y
- -
- una cuarta etapa para curar el larguerillo con forma de "T" obtenido (1) dentro de una bolsa de vacío usando angulares de aleación de invar (7) como herramientas de curado,
caracterizado porque
antes de realizar la cuarta etapa, los angulares
de aleación de invar (7) se cortan en un área del radio (8)
eliminando una parte de los angulares de aleación de invar (7) que
cubre el pie del larguerillo (3) para definir una pieza de aleación
invar (7, 7'') sin pie.
\vskip1.000000\baselineskip
2. El método de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque el corte que define la pieza de aleación
de invar (7') es un corte radial.
3. El método de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque el corte que define la pieza de aleación
de invar (7'') es un corte recto.
4. El método de acuerdo con la reivindicación 3,
caracterizado porque antes de realizar la cuarta etapa, y una
vez que los angulares de aleación de invar 7 se han cortado
definiendo la pieza de aleación invar (7') que no tiene pie, se
dispone un soporte elastomérico (12) sobre el pie del larguerillo
(3).
5. El método de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque antes de realizar la cuarta etapa y una
vez que los angulares de aleación de invar (7) se han cortado
definiendo la pieza de aleación de invar (7', 7'') que no tiene pie,
un elemento de fibra de vidrio precurado es coencolado con el pie
del larguerillo (3) sobre el lugar que ha dejado libre la parte del
angular de aleación de invar eliminado.
6. El método de acuerdo con la reivindicación 4,
caracterizado porque el soporte elastomérico (12) es de
goma.
7. El método de acuerdo con la reivindicación 1,
en el que más de un larguerillo con forma de "T" (1) se
coencola al mismo tiempo, caracterizado porque se coloca un
relleno (9) entre pies de larguerillo adyacentes (3) para evitar el
efecto de borde.
8. El método de acuerdo con la reivindicación 7,
caracterizado porque el relleno (9) se selecciona de entre el
grupo consistente en fibra de carbono, metal, fibra de vidrio o
cualquier resina que se cure a temperatura ambiente.
9. Herramienta de curado usada en el método de
la reivindicaciones 1 a 8 que es una pieza de aleación invar (7',
7'') que no tiene pie, caracterizada porque es un angular de
aleación de invar (7) en el que la parte del angular de aleación de
invar (7) que cubre el pie del larguerillo (3) se ha cortado en un
área del radio (8) y se ha eliminado.
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