形成法蘭和反向法蘭的纖維結構制造技術

用于制造復合部件的纖維結構(10)，該復合部件包括由所述纖維結構(10)加強的基體，纖維結構(10)通過三維編織制成并具有主要部分(12)和臨接該主要部分(12)的邊緣(14)。邊緣(14)的厚度大于主要部分(12)的厚度，邊緣(14)包括同主要部分(12)連續性設置的第一部分(16)和疊置在第一部分(16)上形成額外厚度的第二部分(18)，所述邊緣(14)由此配置為折向第二部分(18)的側面，以使得所述第一部分和第二部分(16，18)分別形成用于固定所述部件的法蘭和反向法蘭。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】本專利技術涉及纖維結構，一般稱作預制品，其用于制造具有法蘭和反向法蘭的復合部件，法蘭和反向法蘭都由纖維結構制成。具體地，本專利技術涉及用于制造渦輪發動機或渦輪噴氣發動機的部件的纖維結構。在傳統的機械結構中，各部件通常使用法蘭和反向法蘭連接在一起。一般情況下，法蘭是沿著部件的整個或部分圓周，從部件的端部以一定角度延伸的部分，用于通過螺栓連接將該部件連接至另一部件，螺栓穿過法蘭。反向法蘭是一加強部件，其形狀大致和法蘭相同，設置在螺栓頭部和法蘭之間。反向法蘭的功能是分配將部件固定在整個法蘭上的力。如沒有反向法蘭，這些力將會在螺栓頭部附近集中在法蘭上，由此弱化法蘭。為正確實現其功能，反向法蘭必須同法蘭的表面很好地配合。當部件由復合材料制成時(如，一般稱作“復合部件”的部件)，形成部件的一部分的法蘭也由相同的復合材料制成。反向法蘭一般由不同的材料制成。較新的復合部件由纖維結構制成，該纖維結構通過使用(碳，凱夫拉，玻璃等)纖維進行三維編織，并使用聚合物而被致密化。因此，在復合部件中，纖維結構嵌入有固體聚合物基體，該基體由纖維結構加強。舉例來說，進行上述致密化的一個公知技術是使用液體進行浸漬：灌注和注射之間存在區別，這兩種技術在別的地方已有描述。因此，從使用上述技術制造的復合部件出發，為了確保法蘭和反向法蘭很好地配合在一起，多種方案都是可行的。通過對法蘭的同反向法蘭接觸的部分進行加工以使得法蘭同反向法蘭的表面很好地配合這樣的方案是不可接受的，因為這種加工會切割纖維結構的纖維，從而使法蘭的機械完整性打折扣，因為法蘭的機械強度是由纖維提供。過去使用的方案是使用金屬，如鈦來制造反向法蘭，該反向法蘭同復合法蘭的表面很好地配合，法蘭和反向法蘭分開制造。應該注意到，每個復合部件是獨一無二的，特別是它的外表面通常異于使用相同的模具和相同的技術制造的其它部件。復合部件彼此之間的這些差異導致在法蘭和反向法蘭之間產生接觸缺陷的風險，由此導致隨后的損壞。此外，法蘭的纖維和金屬反向法蘭之間的可能的點接觸有導致隨后的損壞的風險。同樣，在法蘭和反向法蘭之間形成樹脂囊的任何殘留區域也有導致隨后的損壞的風險。此外，金屬是相較復合材料更重的材料，其密度約是復合材料密度的三倍；因此，還存在對渦輪噴氣發動機和渦輪發動機的重量進行優化這方面的缺點。本專利技術的目的實質上是彌補上述缺點。通過提供纖維結構，本專利技術實現該目的，該纖維結構用于制造具有由該纖維結構加強的基體的復合部件，纖維結構通過三維編織制成并具有主要部分和臨接該主要部分的邊緣，其中所述邊緣的厚度大于主要部分的厚度，并且所述邊緣包括同主要部分連續性設置的第一部分和疊置在第一部分上的第二部分，所述邊緣由此配置為折向第二部分，以使得所述第一部分和第二部分分別形成用于固定所述部件的法蘭和反向法蘭。可以理解的是，當復合部件使用纖維結構制造時，纖維結構的主要部分形成復合部件的主體，而邊緣形成包括法蘭和反向法蘭的組件并形成復合部件的整體部分。法蘭由第一部分形成，而反向法蘭由第二部分形成。第二部分疊置在第一部分上，由此提供額外的厚度。折疊纖維結構的邊緣是為了在法蘭和復合部件的主體之間提供彎曲部分。當邊緣對主要部分進行延伸時，設置在第一部分上的第二部分從限定主要部分的厚度的平面之一突出。因此，可以理解的是，邊緣的第一部分的厚度小于或等于主要部分的厚度，而第二部分的厚度設置為使得邊緣的厚度大于主要部分的厚度，邊緣的厚度對應于第一部分和第二部分的厚度的總和。因此，在折疊邊緣之前，即，當邊緣依然對主要部分進行延伸時，第二部分形成肩部。應當注意的是，術語“連續性”的意思應當理解為一個部分從另一個部分連續下去，但是這兩個部分不一定位于同一平面中。術語“延伸”的意思是一個部分從另一個部分連續下去，并且兩個部分都位于同一平面中。因此，通過將邊緣折向第二部分，即，使邊緣的第二部分朝向主要部分，纖維結構相對于部件的主體而被賦予包括法蘭和反向法蘭的組件的最終形狀。在該折疊過程中，可以理解的是，由第二部分形成的肩部朝向主要部分移動。有利地，該肩部同主要部分接觸。還可以理解的是，第一和第二部分形成直接連接至主要部分的單一實體。同樣，一旦復合部件被制造，法蘭和反向法蘭形成單一實體，該實體直接結合至復合部件的主體，并同主體保持連續性。因此，借助于本專利技術的纖維結構，在復合部件的制造過程中，反向法蘭直接相對于法蘭進行制造和定位。由此不再需要對反向法蘭進行裝配和加工操作，這些操作在現有技術中需要進行。這減少了在制造復合部件和反向法蘭的過程中所需的時間。這還極大的降低了成本，因為不再需要提供與復合部件有差異的反向法蘭，也不再需要對反向法蘭進行任何加工。此外，在環境中(如，在渦輪發動機中)裝配復合部件變得更加容易，因為不再需要放入與復合部件有差異的反向法蘭。最后，通過使用復合材料制造反向法蘭實現減重。通常使用的復合材料的密度低于鈦的密度，楊氏模量同鈦的楊氏模量相當，鈦是現有技術中制造反向法蘭使用的材料；因此，對于相當的體積而言，復合材料的反向法蘭的重量更輕，而其機械特性同鈦相當，特別是從剛度方面而言。可以理解的是，借助本專利技術的纖維結構，能夠制造復合部件，其適于替代使用現有技術制造的部件，在該復合部件中，法蘭組件和反向法蘭組件具有相同的厚度和相同的機械特性。例如，纖維結構可以使用碳纖維制造，樹脂可以為環氧樹脂。有利地，邊緣具有自由端，第一部分與第二部分在邊緣的自由端附件部分地分離。可以理解的是，邊緣具有自由端，相對于邊緣，自由端位于邊緣的連接至主要部分那一側的對面。因此，主要部分與第二部分在邊緣的自由端附件的分離，而第一部分和第二部分在邊緣和主要部分之間的連接處結合在一起。優選地，沿著同限定邊緣的厚度的平面之一基本平行的平面，第一部分和第二部分分離。有利地，第一部分和第二部分在邊緣的自由端和邊緣的連接至主要部分那一側之間的距離的大約80％的長度上分離。在邊緣的折疊過程中，這種局部分離(或分離)使得第一部分能夠相對于第二部分切向地滑動，由此促進折疊操作。此外，由于折疊更加容易，纖維結構在折疊部的角落中形成很少或不形成不規則形狀。例如，這些需要避免的不規則形狀可能由纖維彼此擠壓產生的皺褶和/或纖維承受牽引力時被拉展分開所構成。因此，通過部分地分開第一部分和第二部分，一旦邊緣被折疊，纖維結構中，特別是折疊部的角落中的編織規則性得到改善，由此，成品復合部件中法蘭和反向法蘭的機械特性...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.06.04 FR 10543941.用于制造復合部件(24)的纖維結構(10，10′)，該復合部件包括由所述纖維
結構(10，10′)加強的基體(26)，所述纖維結構(10，10′)通過三維編織制成并具有主
要部分(12)和臨接該主要部分(12)的邊緣(14)，所述纖維結構特征在于所述邊
緣(14)的厚度(E4)大于所述主要部分(12)的厚度(E1)，還在于所述邊緣(14)
包括同所述主要部分(12)連續性設置的第一部分(16)和疊置在所述第一部分(16)
上的第二部分(18)，所述邊緣(14)由此配置為折向所述第二部分(18)，以使得
所述第一部分和第二部分(16，18)分別形成用于固定所述部件(24)的法蘭(28)
和反向法蘭(30)。
2.如權利要求1所述的纖維結構(10，10′)，其中所述邊緣(14)具有自由端(14a)，
所述第一部分(16)與所述第二部分(18)在所述邊緣(14)的所述自由端(14a)
附近部分地分離。
3.如權利要求1或2所述的纖維結構(10，10′)，其中所述第一部分(16)的厚
度(E2)不同于所述第二部分(18)的厚度(E3)。
4.如權利要求1-3中任意一項所述的纖維結構(10，10′)，其中所述第二部分(18)
具有比所述第一部分(16)的經向纖維短的經向纖維。
5.如權利要求1-4中任意一項所述的纖維結構(10，10′)，其中所述主要部分(12)
沿縱向方向(L)和橫向方向(T)延伸，所述第一部分(16)沿所述縱向方向(L)
從所述主要部分(12)連續性地延伸，所述第一部分(16)的大部分纖維朝向所述
縱向方向(L)，而所述第二部分(18)的大部分纖維朝向所述橫向方向(T)。
6.包括基體的復合部件(24)，該基體由如權利要求1-5中任意一項所述的用于
制造復合部件的纖維結構(10，10′)加強，所述復合部件(24)的特征在于其具有分
別由所述纖維結構(10，10′)的所述...

【專利技術屬性】
技術研發人員：盧克·奧利維爾，
申請(專利權)人：斯奈克瑪，
類型：
國別省市：