生產具有編織覆蓋層、由複合材料製成的零件的方法

2023-05-06 18:47:46

專利名稱：生產具有編織覆蓋層、由複合材料製成的零件的方法
技術領域：
本發明涉及製造具有編織覆蓋層的複合材料零件的方法。
背景技術：
已知藉助於中空心軸製造零件，該中空心軸通過編織機的中心孔，從而將心軸覆蓋在一層或多層編織纖維覆蓋層中。然後，生成的組件經受樹脂浸泡或注入，然後再加熱以使樹脂聚合化。然而，在以此方法形成的覆蓋層中，編織不能獲得很大的厚度變化。至多，減慢心軸通過編織機的速度，能夠少量地增加編織覆蓋層的厚度。這使得使用編織來製造具有局部變化厚度的零件很困難或甚至不可能。

文獻FR2890591提出製造具有纖維預成型件的零件，該預成型件用預先浸潰的沿零件縱向方向延伸的單一方向的纖維織物帶進行加強，以便加強所述零件，尤其是處於壓縮中的零件。文獻W02006/118448披露了一種加強編織纖維零件的方法，該方法包括插入平的加強體的步驟，該加強體用手工方法或藉助於機器人來定位。這些平的加強件由一定數量的纖維織物層構成，這些纖維織物層在使用熱塑性粘結劑的現有步驟中彼此固定，生成的組件經受高溫和高壓。然而，該類型的加強件呈現非常剛性的缺點。

發明內容
本發明的目的是提供一種製造具有編織覆蓋層的複合材料零件的方法，該零件還包括顯著的厚度變化。為了達到該目的，本發明提供一種製造複合材料零件的方法，該方法包括如下步驟:.製造心軸；.儘可能接近地配合心軸的形狀，圍繞心軸編織纖維覆蓋層； 將至少一個纖維補片(patch)局部地施加到編織覆蓋層上，每塊補片成形為具有足夠的變形度，以接近地配合在編織覆蓋層上，或配合在其上施加的補片上；.按照所需的頻度，重複編織和補片施加這兩個步驟以獲得預成型件；.編織覆蓋整個組件的外編織覆蓋層；以及.將樹脂傳送到預成型件內並使其聚合化。本發明的方法能夠在零件的受應力部位形成局部的額外厚度。此外，不是從具有難於覆蓋在一個或多個編織覆蓋層內的變化巨大的形狀的心軸開始，而是能夠從覆蓋在編織覆蓋層內的較平滑形狀的心軸開始，通過局部地堆疊為了獲得期望的形狀而已經切割出並且足夠可變形以接近地配合其所施加的形狀的纖維補片，將變化更為顯著的形狀構造在心軸上。補片從預浸潰的單向織物中切割出，或者從幹的織物(例如，具有斜紋織的織物)中切割出，因為它們是高度可變形的。在織物成形的同時通過使其預聚合化，用少許樹脂浸潰織物有助於補片在被放置在編織覆蓋層之前成形。假設以此方式製成的補片保持足夠的變形度以接近地配合其上施加的形狀，如果合適的話，補片可由多個織物厚度組成。本發明方法中的編織和補片施加步驟可重複多次。因此，可在預成型件的任何區域內任意地改變纖維厚度。


藉助於以下對本發明方法的特殊實施方式的描述，並結合附圖中諸圖，可以更好地理解本發明，在附圖中圖1是根據本發明製造的起落架搖臂梁的立體圖；圖2是根據本發明已經被覆蓋在編織的預成型件內的心軸的局部圖，用以生產圖1的搖臂梁，其具有局部地配合在其上的織物補片；圖3是施加的織物補片的分解圖；圖4是覆蓋在位於另一部位的其它織物補片內的同一心軸的局部圖；圖5是在加工搖臂梁之前的圖1平面V上的剖視圖；圖6是在加工搖臂梁之前的圖1平面VI上的剖視圖；圖7是在搖臂梁已經加工之後的圖1平面VII上的縱向剖視圖的半視圖。
具體實施例方式下面結合圖1所示類型的起落架搖臂梁來描述本發明，其包括本體1，本體I具有第一端2和第二端3，第一端2成形為接納樞軸以將搖臂梁鉸接到起落架上，而第二端3成形為接納輪軸，該輪軸接納輪子。搖臂梁還具有位於其頂部上的突耳4，用於接納連接到減振器的銷子。如圖中清楚地可見，第一端具有兩個突出的側凸出部分2a和2b，孔貫穿其中以供樞軸穿過，這些孔設計成與環相配合。如圖2所示，初始階段是生產形狀逐漸變化的心軸10，第一步驟是將心軸覆蓋在編織覆蓋層11內，在該實例中，編織覆蓋層11由碳纖維製成。此後，在以此方法覆蓋的心軸上，將一系列重疊的補片12裝配到以下部位，即要求將突出的形狀或增大的厚度給予組件，從幹的碳纖維織物中切割出每個補片。該實例示出一系列補片12a、12b和12c，它們彼此重疊並覆蓋心軸的突起之一。在另一側上，可以看到尚未被覆蓋在補片內的對應突起。在圖3中，補片12a、12b和12c顯示在分解圖中。最好從斜紋纖維織物中切割出補片。斜紋織是已知允許織物高度可變形的織法，因此允許補片緊密地施加抵靠所要覆蓋的形狀。因此，補片通過緊密地施加抵靠編織覆蓋層或其覆蓋的補片而使補片成形。在特殊的實施方式中，補片在施加在覆蓋心軸的編織物上之前至少部分地成形(就如該實例中的殼形)，由此幫助補片放置就位，尤其是幫助它們定位。為此目的，使用用樹脂預浸潰過的織物是有利的，補片進行預聚合化，同時在施加到編織的覆蓋層之前成形。然而，應該小心地保證以此方法預成型的補片仍保持充分地可變形，以便能夠儘可能緊密地施加抵靠編織的覆蓋層或其覆蓋的補片。以類似的方式，圖4示出在突耳4處施加補片14抵靠覆蓋心軸的編織物。在該實例中，補片覆蓋突耳4的兩個半部和鄰近的突起部3。通過噴塗樹脂，或通過施加能使補片以足夠可靠的方式緊固在心軸上而能使配裝有補片的心軸10以該方式通過編織機而沒有補片移動或變得脫離開的任何其它粘結劑，將補片較佳地固定就位在覆蓋心軸10的編織物11上。補片的纖維較佳地以這樣一種方式定向，即，與編織覆蓋層的纖維定向互補，以便優化最終的結構。然後，由於需要有許多次，所以要重複編織和施加補片這兩個步驟。以此方式製成的組件最好被覆蓋在最終的編織物內。自然地是，選擇以此方式構成補片和編織覆蓋層的堆疊，以便能使組件被最終的外編織覆蓋層覆蓋。尤其是，有利地使外部形狀逐漸地變化，以限制厚度的突然改變，從而使最終的編織物可緊密配合在外部形狀上。這自然適用於中間編織物。圖5和6是兩個圖示，顯示通過編織覆蓋層分開的連續補片系列(陰影)。在補片堆積的區域內，心軸的初始形狀非常顯著地轉變，最後達到最終零件所需要的形狀和厚度。有利地，一旦堆疊結束，通過插入橫向纖維(圖5和6中用橫線代表)，例如，通過縫合或接縫操作，就可加強以此方式覆蓋在補片內的區域。在樹脂被注入和聚合化之前，這種加強有利於將補片固定就位在編織覆蓋層之間。加強永久地保持就位，因而一旦完成便形成零件的一體部分，由此大大地減少因安裝了通過加強區域插入到加工過的孔內的輪軸或樞軸而引起分層的任何風險。在圖5和6中，縫合用通過編織覆蓋層和(帶陰影的)補片的線表示。在這些圖中，補片已經縫合在其全部表面上。然而，在將要穿過的部位(用點劃線表示)內，能省略任何的縫合。圖7示出搖臂梁的厚度是如何變化的。在其中心部分，主要部分的厚度由四層編織層組成，而在部分2和3中，厚度由具有插入在兩部分之間的三個系列補片(用陰影表示)的四層編織層構成。以此方式構成的預成型件通過注入、浸泡或任何其它傳統方法接納樹脂，然後使樹脂聚合化，以便獲得幾乎完成的最終零件。預成型件最好放置在模具內。將樹脂注入到模具內，然後組件經受加熱，如果合適的話，還經受均衡的壓縮。然後剩下要做的所有事情就是穿過孔，如果合適的話，使它們裝備有若干個環。本發明自然不局限於以上描述，相反地是，本發明涵蓋落入權利要求書所定義範圍之內的任何變體。尤其是，儘管此實例中的補片和編織物由碳纖維製成，但本發明自然可歸納到任何其它技術上用的纖維，諸如是玻璃纖維或芳綸纖維。儘管此實例中的補片從斜紋織物中切割出，但補片也可從具有其它織紋的織物中切割出，或從縫合的多層織物中切割出，該多層織物縫合成在根據力作用的方向施加補片的區域中優化纖維的定向。自然，補片必須保持足夠的變形度，以便能儘可能緊密地施加抵靠它們所覆蓋的表面。在另一變體中，通過沉積纖維片組成的補片，例如，通過使用安裝在編織機上的機器人來沉積纖維絲的操作，由此製成補片。儘管已經說過，通過噴濺樹脂將補片固定就位在編織覆蓋層上，但補片也可使用與補片的纖維同樣特性或與其相容的紗線(例如，熱塑性紗線)在原地縫合。以上描述的編織步驟在於將編織覆蓋層施加在補片的最後堆疊上，且每個編織覆蓋層本身可包括一層或多層編織層，而且可使這些層連接在一起(互鎖)。
自然，本發明適用於能夠通過編織進行製造的任何零件，諸如接納四個或六個帶中心鉸鏈的輪子的搖臂梁、支柱或連杆。
權利要求
1.一種製造複合材料零件的方法，該方法包括以下步驟: 製造心軸； 儘可能接近地配合心軸的形狀、圍繞心軸編織纖維覆蓋層(11); 將至少一個纖維補片(12a、12b、12c ；14)局部地施加到編織覆蓋層上，每塊補片成形為具有足夠的變形度，以接近地配合在編織覆蓋層上，或配合在其上施加的補片上； 按照所需的頻度，重複編織和補片施加這兩個步驟以獲得預成型件； 編織覆蓋整個組件的外編織覆蓋層；以及 將樹脂傳送到預成型件內並使其聚合化。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述補片固定到編織覆蓋層。
3.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述固定步驟包括使樹脂預聚合化。
4.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述固定步驟包括:通過沿正交於補片堆疊和編織覆蓋層的方向插入纖維，例如通過接縫或縫合而使纖維通過其間，從而進行粘結。
5.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述預成型件放置在模具內，然後將樹脂傳送到模具內並進行聚合化。
6.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，多個補片彼此堆疊。
全文摘要
本發明涉及一種製造複合材料零件的方法，包括以下步驟製造心軸；儘可能接近地遵循心軸的形狀，圍繞心軸編織纖維覆蓋層(11)；將至少一個纖維補片(12a、12b、12c)局部施加到編織覆蓋層上，每塊補片成形為具有足夠的變形度，以接近地遵循編織覆蓋層或施加在其上的補片的輪廓；根據需要重複編織和補片施加這兩個步驟所需次數以獲得預成型件；將樹脂引入到預成型件內並使其聚合化。
文檔編號B29C70/32GK103079800SQ201180042421
公開日2013年5月1日 申請日期2011年9月6日 優先權日2010年9月6日
發明者R·梅森, B·德茹瓦約, P·鄧裡維 申請人:梅西耶-布加蒂-道提公司, 埃賽公司