拐角裝配預型件及其形成方法技術

本發明專利技術公開了一種拐角裝配預型件(100)和一種形成拐角裝配預型件的方法，該方法包括將基底(10)或母料與自基底(10)延伸出的一個或多個凸緣或腿(20)整體方式織造的步驟。平織預型件包括位于腿或凸緣(20)內的特別設計區域，其具有未織造的連續經向紗線。未織造區域(28)提供了鉸鏈，其允許預型件的凸緣(20)圍繞拐角折疊。在折疊之后，將過多的未織造經向紗線拉回穿過腿或凸緣的織造部分，以形成具有圍繞拐角的連續經向紗線的預型件。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】【專利摘要】本專利技術公開了一種拐角裝配預型件(100)和一種形成拐角裝配預型件的方法，該方法包括將基底(10)或母料與自基底(10)延伸出的一個或多個凸緣或腿(20)整體方式織造的步驟。平織預型件包括位于腿或凸緣(20)內的特別設計區域，其具有未織造的連續經向紗線。未織造區域(28)提供了鉸鏈，其允許預型件的凸緣(20)圍繞拐角折疊。在折疊之后，將過多的未織造經向紗線拉回穿過腿或凸緣的織造部分，以形成具有圍繞拐角的連續經向紗線的預型件。【專利說明】參考引用文中針對任意產品所提及的所有專利、專利申請、文檔、引文、廠家使用說明、說明書、產品技術規格、以及產品圖表，在此以引用的方式并入本文，并且可以在本專利技術的實踐中采用。
本專利技術總體涉及織造預型件，特別涉及在增強復合材料中使用的織造預型件。更具體地，本專利技術涉及拐角裝配預型件，其能夠成型為彎曲形狀或帶有角度的形狀，在其拐角處具有連續的纖維增強。
技術介紹
當前，廣泛使用增強復合材料來生產結構組件，特別在利用結構組件重量輕、強度高、堅韌、耐熱、以及適于形成及成形的這些期望特性能夠獲益的應用中。這些組件用在例如航空、航天、衛星、高性能娛樂產品、以及其他應用中。通常這種組件由嵌置在基質材料中的增強材料組成。增強組件可以由例如玻璃、碳、陶瓷、芳族聚酰胺、聚酯和/或其他材料制成，這些材料表現出期望的物理性能、熱性能、化學性能和/或其他性能，其中首要性能是高強度，以抵抗應力破壞。通過使用這種增強材料(其最終成為成品組件的構成部件)，將增強材料的期望特性(如極高的強度)賦予成品復合組件。典型的組分增強材料可以通過機織、針織成為期望的結構和形狀，或者使其取向成為期望結構和形狀，用于增強預型件。通常會特別注意保證所選組分增強材料的性能能夠得到最佳利用。通常將這種增強預型件與基質材料結合，從而，形成期望的成品組件，或者制成備料(working stock)用于最終制成成品組件。在構造出期望的增強預型件之后，可以引入基質材料并使其進入預型件中，從而，典型地，增強預型件被包在基質材料中，以及，基質材料充滿增強預型件構成部件之間的空隙區域。基質材料可以是廣泛多樣材料中的任意材料，例如環氧樹脂、聚酯、乙烯基酯、陶瓷、碳和/或其他材料，這些材料也表現出期望的物理性能、熱性能、化學性能和/或其他性能。選擇用作基質的材料可以與增強預型件的材料相同，也可以與之不同，并且，可以具有或者不具有相當的物理性能、化學性能、熱性能或其他性能。然而，典型地，用作基質的材料與增強預型件的材料不是相同的材料，或者也不具有相當的物理性能、化學性能、熱性能或其他性能，這是因為，在使用復合材料時通常首要目的是在成品中獲得性能的組合，而這種性能組合無法通過單獨使用一種組分材料獲得。這樣組合后，然后，可以通過熱固或其他已知方法，使增強預型件和基質材料在相同操作中固化和穩定化，然后進行生產期望組件的其他操作。在這一點上應當注意到，在這樣固化之后，基質材料中的硬化團塊通常非常牢固地粘附于增強材料(例如，增強預型件)。結果，特別地，經由成品組件中位于纖維之間作為粘合劑的基質材料，成品組件上的應力可以有效地傳遞至增強預型件的組分材料，并由其承受。增強預型件中的斷裂或不連續會限制預型件傳遞和承受成品組件上所施加應力的能力。通常，期望生產出的組件結構不是簡單幾何形狀，例如板狀、片狀、長方體或者立方體等簡單幾何形狀。做到這一點的一種方法是，將這些基本幾何形狀組合成期望的更復雜的形式。通過將如上述方式制成的增強預型件相對彼此以一定角度(通常為直角)結合，形成一種這樣的典型組合。經結合增強預型件采用這種角形布置的通常目的是產生期望形狀，以形成包括一個或多個端壁或者例如“T”形交叉的增強預型件，或者，以加固所得到的增強預型件與復合結構的組合，在暴露于外力例如壓力或張力時，這種加固能夠抵抗此時產生的偏斜或失效。不管怎樣，相關的考慮是使構成組件之間的各結合處盡可能牢固。增強預型件組分本身具有期望的極高強度時，結合處的薄弱實際上成為結構“鏈”中的“薄弱環節”。美國專利N0.6，103, 337中提出了交叉構造的示例，其披露內容在此以引用方式并入本文。該篇文獻提出了將兩個增強板結合到一起成為T形的有效措施。這能夠通過將第一增強板與貼靠第一板放置的第二增強板相結合來實現。為了形成這種結合，過去已經提出了多種其他建議方式。有的建議彼此獨立地形成并固化板件和角形加勁件(angled stiffening element),角形加勁件具有單個的板接觸面，或者在一端分叉為兩部分，以形成兩個分開且共面的板接觸面。然后，使用熱固性粘合劑或其他粘合劑材料，通過粘附方式粘接，使加勁件的一個或多個板接觸面與其他組件的接觸面相結合，從而將兩個部件連接起來。然而，當張力施加于復合結構的固化板或表皮時，由于連接的有效強度是粘合劑的有效強度而非基質材料或增強材料的有效強度，很低的負荷就會導致“剝離”力，此“剝離”力使加勁件與板件在其界面處分離。在這些組件的界面處無法使用金屬螺釘或鉚釘，因為這種附加物會至少局部破壞并弱化復合結構體自身的完整性，增加了重量，并且導致這些部件與周圍材料之間存在熱膨脹系數差異。解決這一問題的其他方法基于這樣的概念:通過使用例如將一種組件縫合到另一種組件上的方法，引入高強度纖維穿過結合區域；以及，依賴于縫合線，來引入這種增強纖維，使其進入并且穿過結合部位。美國專利N0.4，331，495及其方法分案美國專利N0.4，256，790示出了這種方法。這些專利披露的結合點位于第一復合板與第二復合板(其由利用粘合劑粘合的纖維層制成)之間。按現有技術方式，使第一板在一端分叉，從而形成兩個分開且共面的板接觸面，用未固化的撓性復合線穿過兩板進行縫合，使第一板的板接觸面與第二板相結合。然后，使板和線同時固化或“共固化”。美國專利N0.5，429，853中提出了改進結合強度的另一方法。盡管現有技術努力改進增強復合材料的結構整體性并取得了成功，特別是在美國專利N0.6，103，337中，然而，仍然希望對其進行改進，或者，通過使用不同于粘合劑或機械聯接的其他方法來解決該問題。考慮到這一點，一種方法是可以通過專用機器來生產織造三維(“3D”)結構體。然而，所涉及的花費相當可觀，而且，特別需要針對生產單種結構體提供織機。不考慮這一事實的話，仍然期望獲得可以加工成纖維增強復合組件的3D預型件，這是因為相對于常規的二維層合復合件，3D預型件提供了增強的強度。在要求復合件承載面外負荷的應用中，這些預型件尤其有用。然而，以上所討論的現有技術預型件，其承受高面外負荷的能力、在自動織機加工中織造的能力、以及在一些情況下改變預型件各部分厚度的能力有限。另一方法是織造二維(“2D”)結構體并將其折疊成3D形狀。將2D預型件折疊成3D形狀的早期嘗試通常導致折疊預型件后有部分區域扭曲。因為織造纖維長度與預型件折疊后的纖維應有長度不同，出現此扭曲。在織造纖維長度過短的區域中，這會導致淺凹和波紋，以及，在纖維長度過長的區域中，導致膨起。美國專利N0.6，874，543中披露了一種3D預型件織紋結構的示例，其中，在預型件的折疊區域中這種織紋結構會引起波紋或線圈，該專利的全部內容在本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種拐角裝配預型件，其包括：兩層或更多層經向紗線或纖維，其與一層或多層緯向紗線或纖維交織；基層，其包括交織的經向紗線和緯向紗線；以及一個或多個凸緣或腿，其從所述基層延伸而出，其中，所述一個或多個凸緣或腿與所述基層整體方式織造，其中，所述一個或多個凸緣或腿圍繞拐角折疊，以及其中，所述一個或多個凸緣或腿具有圍繞所述拐角的連續經向紗線增強。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：喬納森·戈林，邁克爾·麥克萊恩，
申請(專利權)人：阿爾巴尼復合物工程股份有限公司，
類型：
國別省市：