彎曲的預制體和制造其的方法技術

公開了一種用于形成三維的被編織的預制體的裝置和方法，所述預制體可以被彎曲并且沿著屈曲方向具有連續(xù)的纖維。也公開了由此形成的被編織的預制體。的被編織的預制體。的被編織的預制體。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】彎曲的預制體和制造其的方法
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求于2018年8月1日提交的美國臨時申請?zhí)?2/713,206的優(yōu)先權，其全文通過引用并入該申請。


[0003]本公開涉及被編織的預制體，并且特別地涉及用于增強復合材料的被編織的預制體。更特別地，本專利技術涉及具有連續(xù)纖維增強的彎曲的被編織的預制體。

技術介紹

[0004]目前，使用增強復合材料來制造結構部件是普遍的，特別是在其中可以非常有利地使用它們的期望的特性(輕質、高強度、韌性、耐熱性以及形成和成形能力)的應用中。這些部件例如用于航空、航天、衛(wèi)星、高性能娛樂產品和其他應用。
[0005]典型地，這種部件包括嵌入基體材料中的增強材料。增強部件可以由材料，例如玻璃、碳、陶瓷、芳綸、聚酯纖維和/或其他材料制成，這些材料具有期望的物理、熱、化學和/或其他性能，其中主要的性能是抗應力失效的強度。
[0006]通過使用最終成為成品部件的構成元件的這種增強材料，增強材料的期望的特性、例如高強度被賦予成品復合材料部件。典型的構成增強材料可以被編織、紡織或以其他方式定向進入用于增強預制體的期望的構型和形狀。通常付出特別注意以保證已經被選擇的構成增強材料的性能的最佳利用。
[0007]在已經構造了期望的增強預制體之后，可以將基體材料引入預制體中，使得增強預制體變得被基體材料包圍，并且基體材料填充增強預制體的構成元件之間的空隙區(qū)域。與基體材料結合的增強預制體可以形成期望的成品部件或用于制造成品部件的最終產品的工作原料儲備(working stock)。
[0008]基體材料可以是多種材料中的任何一種，例如環(huán)氧樹脂、聚酯纖維、乙烯基酯、陶瓷、碳和/或其他材料，其也表現出期望的物理、熱、化學和/或其他性能。被選擇用作基體的材料可以與增強預制體的材料相同或不同，并且可以具有或不具有相當的物理、化學、熱和/或其他性能。然而，通常，它們將不是相同的材料或不具有相當的物理、化學、熱或其他性能，因為在使用復合材料中首先尋求的通常目的是在成品中實現通過單獨使用一種構成材料不能獲得的特性的組合。如此組合，增強預制體和基體材料可以接著通過熱固化或其他已知方法在相同操作中固化和穩(wěn)定，接著為了生產期望的部件而承受其他操作。此時，值得注意的是，在如此固化之后，基體材料的隨后凝固的塊體通常非常牢固地粘附到增強材料(例如，增強預制體)。
[0009]制造被編織的預制體的常見方法是編織二維的(“2D”)結構并將其折疊成三維的(“3D”)形狀。折疊的預制體的好處是在待增強的板和增強板之間的接頭的強度。當它們被編織在一起時，板共享增強材料，并且在最終的復合材料中共享基體材料，形成單一結構。一體被編織的增強凸緣或腿與母體材料或基底之間的接合點不再是薄弱連接，如在現有技
術的增強件中那樣對于接合處的強度僅僅依賴于粘合劑的強度。相反，預制體纖維將腿和基底一體地編織在一起。
[0010]然而通常復雜的形狀、例如彎曲需要增強。折疊的T形或π形以及具有帶一個或更多豎直腿的凸緣基底的其他預制體增強件需要對腿進行褶縫(dart)以便適應彎曲的表面。由于被折疊的預制體的凸緣材料呈現彎曲的形狀，彎曲的表面的長度必須從屈曲(curvature)的內部到腿的外部變化。屈曲的外部即彎曲時具有較大半徑的表面的弧的長度增加，而在屈曲的內部，弧的長度減小。通常的被折疊的預制體的腿不能根據需要改變長度以適應彎曲的表面。為了適應彎曲的表面，腿必須褶縫。也就是說，腿必須被切割或具有不連續(xù)的纖維，以便允許腿符合變化的弧的長度。
[0011]通常，切割沿著屈曲的局部半徑進行，但是也可以使用其他非徑向切割以適應長度的變化。為了允許彎曲的預制體的內部上的長度減小，腿被切割并且切割邊緣允許重疊，或者多余的材料被移除。類似地，為了適應屈曲外部的增加的長度，腿被切割，從而在腿的切割邊緣之間產生三角形間隙。在任一構型中，褶縫中斷了每個腿中的增強纖維的連續(xù)性。對3D的T形或π形預制體的腿進行褶縫會降低預制體的承載能力，因為褶縫涉及切割提供圍繞彎曲的主要載荷路徑的纖維。

技術實現思路

[0012]一種形成彎曲的預制體的方法，包括將至少一組匹配的夾具應用于從織機推進的預制體織物的纖維，該至少一對匹配的夾具將預制體織物的至少一部分捕獲在其間。所述至少一組夾具具有通過牽拉從織機推進的至少一些纖維來增加纖維長度的幾何結構。將該預制體織物成形為彎曲。并且纖維沿著織物的長度是連續(xù)的。在一些實施例中，纖維的長度在彎曲的外部處比在彎曲的內部處大。在其他實施例中，纖維的長度在彎曲的外部處比在彎曲的內部處短。
[0013]在一個實施例中，每組匹配的夾具是一對夾具。在另一個實施例中，每組匹配的夾具是至少三個夾具。匹配的夾具可以包括上夾具部分和下夾具部分。在某些實施例中，下夾具部分包含至少兩個匹配的零部件。
[0014]在某些實施例中，存在至少兩組匹配的夾具，其應用于預制體織物。將力施加到每組匹配的夾具以壓縮其間的預制體織物。相鄰的匹配的夾具可以彼此匹配。兩組或更多組匹配的夾具可以設置在預制體織物的分離的位置中，以增加每個分離的位置的纖維長度，但不增加其他位置的纖維長度。
[0015]在其他實施例中，在此描述了彎曲的被編織的預制體，例如，如下的彎曲的被編織的預制體，其包含多個緯紗纖維以及與所述多個緯紗纖維交織以形成預制體的基底的多個經紗纖維，其中預制體的基底是彎曲的，其中經紗纖維在預制體的長度上是連續(xù)的，并且一些經紗纖維比其他經紗纖維長。
[0016]在某些實施例中，被編織的預制體的屈曲是凸的，經紗纖維的長度朝向預制體的彎曲的外部比朝向預制體的彎曲的內部大。在另一實施例中，預制體包含至少一個腿，其與基底一體編織并且沿著基底的長度是彎曲的，其中形成至少一個腿的經紗纖維朝向至少一個腿的外部彎曲比朝向至少一個腿的內部彎曲大。
[0017]在其他實施例中，被編織的預制體的屈曲是凹的，經紗纖維的長度朝向預制體的
彎曲外部比朝向預制體的彎曲內部短。在另一實施例中，預制體包含至少一個腿，其與基底一體編織并且沿著所述基底的長度是彎曲的，其中形成至少一個腿的經紗纖維朝向至少一個腿的外部彎曲比朝向至少一個腿的內部彎曲短。
[0018]本專利技術還涉及夾具，例如可以與下夾具匹配的上夾具，其中上夾具具有互補形狀以便與下夾具匹配并且被配置用于在其間接納織物。在另一個實施例中，本專利技術涉及具有板狀物(blade)部分的上夾具和可以與上部分分離和匹配的下夾具，下夾具具有下夾具第一零部件和下夾具第二零部件，其中下夾具第一和第二零部件在其間具有間隙，從而當上夾具和下夾具彼此匹配的時候，上夾具的板狀物部分進入間隙。
[0019]然而在其他實施例中，本專利技術涉及成形夾具系統(tǒng)，其包含兩個或更多夾具，每個夾具具有上夾具部分和下夾具部分和一體連接部分，其中該兩個或更多夾具可以通過該連接部分彼此連接并且被配置用于在其間接納織物。在某些實施例中，本專利技術涉及成形夾具系統(tǒng)，其包含兩個或更多夾具，每個夾具具有本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】1.一種形成彎曲的預制體的方法，包含：將至少一組匹配的夾具應用于從織機推進的預制體織物的纖維，所述至少一對匹配的夾具將所述預制體織物的至少一部分捕獲在其間，所述至少一組夾具具有通過牽拉從所述織機推進的至少一些所述纖維引起纖維長度增加的幾何結構；以及將所述預制體成形為彎曲，其中所述纖維沿著所述預制體織物的長度是連續(xù)的。2.根據權利要求1所述的方法，其中存在至少兩組匹配的夾具，其應用于所述預制體織物，所述匹配的夾具被配置用于在其間接納織物。3.根據權利要求1至2中任一項所述的方法，包含：將力施加到每組匹配的夾具以壓縮其間的所述預制體織物。4.根據權利要求1至3中任一項所述的方法，其中增加沿經紗方向的所述纖維的長度。5.根據權利要求2至4中任一項所述的方法，包含：將所述至少兩組匹配的夾具設置成彼此相鄰；以及將所述至少兩組匹配的夾具彼此結合。6.根據權利要求2至3中任一項所述的方法，包含：將所述兩組或更多組匹配的夾具布置在所述織物的分離的位置中，以增加每個所述分離的位置的經紗方向纖維長度，但不增加其他位置的經紗方向纖維長度。7.根據權利要求1至6中任一項所述的方法，其中每組匹配的夾具包括上夾具部分和下夾具部分。8.根據權利要求7所述的方法，其中所述下夾具部分是兩個匹配的零部件。9.根據權利要求1至8中任一項所述的方法，其中所述纖維的所述長度在所述彎曲的外部處比在所述彎曲的內部處大。10.根據權利要求1至8中任一項所述的方法，其中所述纖維的所述長度在所述彎曲的外部處比在所述彎曲的內部處短。11.一種彎曲的被編織的預制體，包含：多個緯紗纖維；與所述多個緯紗纖維交織以形成所述預制體的基底的多個經紗纖維；其中所述預制體的所述基底是彎曲的，其中所述經紗纖維在所述預制體的長度上是連續(xù)的，并且一些所述經紗纖維比其他經紗纖維長。12.根據權利要求11所述的彎曲的被編織的預制體，其中所述被編織的預制體的屈曲是凸的，所述經紗纖維的所述長度朝向所述預制體的所述彎曲的...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：S，
申請(專利權)人：阿爾巴尼復合物工程股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：