具有半釘頭或釘頭截面的複合材料的纖維型材的製造方法

2023-10-05 22:39:49 6

專利名稱：具有半釘頭或釘頭截面的複合材料的纖維型材的製造方法
技術領域：
本發明涉及具有半釘頭或釘頭截面的複合材料的纖維型材的製造方法。本發明還涉及用於實施所述方法的裝置以及由此得到的型材。
背景技術：
某些複合材料構件通過將纖維增強件的預加工成的產品組裝、置於模子中，然後將其浸入樹脂陰模中而製得。根據圖1所示的第一實施方式，為了得到T型，將三個預加工成的產品進行組裝， 第一預加工成的產品10被稱作基本為平面的基底，而另兩個是對稱設置的L型預加工成的產品12，12』，每一個L型預加工成的產品均有一個貼緊另一個L型預加工成的產品的一個翼部的第一翼部以及貼緊基底10的第二翼部。L型預加工成的產品12，12』在翼部的連接處具有可大可小的曲率半徑，在三個預加工成的產品的連接處有一個形狀為釘頭的空間 14。在這種情況下，該空間14的截面中有一個是平面，有兩個是凹曲面。根據圖2所示的另一實施方式，將至少三個預加工成的產品進行組裝，第一預加工成的產品20被稱作基本為平面的基底，第二預加工成的產品22形成T型的腳，它的一個側面貼緊基底20，以及至少一個L型第三預加工成的產品M，它的第一翼部貼緊基底20，另一翼部貼緊預加工成的產品22。預加工成的產品M在翼部的連接處具有可大可小的曲率半徑，在預加工成的產品20-24的連接處有一個形狀為半釘頭的空間26。在這種情況下，該空間26的截面中有兩個是平面，有一個是凹曲面。為了確保由注入樹脂的優質陰模得到的構件的材料的緻密度，應當在區域14或區域26充填纖維增強件。根據一個實施方式，操作人員絞制預先浸漬或噴了粉的碳纖維，以便得到截面為圓形的絞線27。然後例如利用粘接帶將製得的絞線27置於空間14或空間沈中，然後用烙鐵將該絞線加熱，以便使所述絞線與其他預加工成的產品連接在一起。因為考慮到絞線的截面基本為圓的，不可能很好地實現對空間14或空間沈的充填，所以該實施方式並不理想。沒有得到充填的腔會出現影響模子充填的樹脂優先通道，因此增加了很多細孔的區域和/或乾燥區域出現的可能性。根據另一個缺陷，如圖3所示，在組裝預加工成的產品時或在關閉模子時，用於充填空間14或空間沈的絞線27周圍的預加工成的副產品變形，由於纖維的波動，這會影響由此實現的構件的機械性能。

發明內容
因此，本發明旨在克服現有技術的這些缺陷，提出具有半釘頭或釘頭截面的複合材料的型材的一種製造方法，該方法可以很好地將組裝成T型的預加工成的產品之間的空間填滿，以便獲得複合材料構件，從而保證所述複合材料構件所需要的機械性能。為此，本發明的目的在於纖維型材的製造方法，該方法用於對一個空間充填，該空間的截面為因將預加工成的產品組裝成T型而產生的釘頭形或半釘頭形，其中的至少一個預加工成的產品在所述各預加工成的產品的連接區域有曲率半徑，其特徵在於將塗有粉末的纖維供應給一個預成形器，在該預成形器處所述粉末受到活化，所述纖維相繼進入其形狀與所需型材的形狀相適合的通道中，然後使所述預成形的纖維相繼進入一個成形器，在該成形器處所述纖維的型材受到冷卻，成形，同時循環到一個其形狀與所需型材的形狀相適合的腔中。


結合附圖，通過閱讀下面對僅作為實施例給出的說明，將會更清楚地理解本發明的其他特徵和優點，其中圖1是剖視圖，其示出了限定出一個具有釘頭形狀空間的預加工成的產品組裝件的第一變型；圖2是剖視圖，其示出了限定出一個具有半釘頭形狀空間的預加工成的產品組裝件的另一變型；圖3是剖視圖，其示出了具有根據現有技術用於充填圖2所示的各預加工成的產品之間空間的絞線的預加工成的產品組裝件；圖4是用於製造本發明的纖維型材的裝置的透視圖；圖5是表示能夠對本發明的纖維型材進行預成形和成形的圖4裝置的一部分的示意圖；圖6是本發明裝置的預成形設備的剖視圖；圖7A是根據本發明第一變型的適合於獲得截面為半釘頭形狀的型材的預成形設備的示意圖；圖7B是根據本發明另一變型的適合於獲得截面為釘頭形狀的型材的預成形設備的示意圖；圖8A是根據本發明第一變型的適合於獲得截面為半釘頭形狀的型材的成形設備的示意圖；圖8B是根據本發明另一變型的適合於獲得截面為釘頭形狀的型材的成形設備的示意圖；圖9是說明成形設備另一變型的示意圖；圖10是用於製造本發明的纖維型材的纖維噴粉設備的透視圖；圖11是示出了用於製造本發明的纖維型材的纖維存儲和放絲設備的剖視圖；圖12是示出了與本發明的具有截面為半釘頭形狀的型材結合的預加工成的產品組裝件的剖視圖；圖13是示出了能夠得到彎曲型材的成形設備的另一變型的示意圖；和圖14是示出了能夠得到彎曲型材的成形設備的又一變型的示意圖。
具體實施例方式圖1中示出的是設置成T型的預加工成的產品組裝件的第一變型，該組裝件包括基本為平面的稱作基底的第一預加工成的產品10，以及另外兩個對稱設置的L型預加工成的產品12，12』，每個L型預加工成的產品均有一個貼緊另一個L型預加工成的產品的一個翼部的第一翼部以及貼緊基底10的第二翼部。L型預加工成的產品12，12』在翼部的連接處具有可大可小的曲率半徑，在這三個預加工成的產品的連接處有一個截面形狀為釘頭的空間14。在這種情況下，該空間14的截面中有一個是平面，有兩個是凹曲面。圖2中示出的是設置成T型的預加工成的產品組裝件的另一變型，該組裝件包括被稱作基本為平面的基底的第一預加工成的產品20，第二預加工成的產品22形成T型的腳，腳的一個側面貼緊基底20，以及至少一個L型第三預加工成的產品24，它的第一翼部貼緊基底20，另一翼部貼緊預加工成的產品22。預加工成的產品M在翼部的連接處具有可大可小的曲率半徑，在預加工成的產品20-24的連接處有一個截面形狀為半釘頭的空間 26。在這種情況下，該空間沈的截面中有兩個是平面，有一個是凹曲面。根據這兩個變型，為形成T型而組裝了的預加工成的產品中的至少一個在所述預加工成的產品的連接區域處包括一個曲率半徑。圖4中示出了可以製造本發明的截面形狀為半釘頭或釘頭的纖維型材的裝置。該裝置包括噴了粉的纖維觀的供應設備、在高於或接近於所述粉末加工溫度下可以獲得纖維型材32的預成形設備30、確保型材32冷卻以便保證型材具有所需尺寸的成形設備34。根據一個實施方式，噴了粉的纖維的供應設備觀包括兩部分，第一部分包括多個乾燥纖維38 (見圖11)的滾筒退絲盤36，這些退絲盤被設置在一個稱作筒子架40的支撐上，以及第二部分包括乾燥纖維38的噴粉設備42。退絲盤36最好包括纖維張力調節設備，以便確保裝置運行正常。根據圖11所示的例子，退絲盤36包括一個固定在筒子架40上的轉軸44以及一個可以調節滾筒張緊度的螺母46。這種張緊度可以防止因在滾筒出口處的纖維重量的作用下使滾筒不可控的受到退繞，並在裝置中實現纖維的張力。為了確保噴粉設備42的運行正常，這種張力特別需要。根據一個實施方式，噴粉設備包括至少一個噴粉器，圖10中詳細示出了這種噴粉器。噴粉設備可以包括如圖4所示的兩個噴粉器。這種噴粉器包括一個粉末存儲槽48，一個鼓50，利用第一刮刀52將粉末送到鼓的表面上，乾燥纖維38貼緊該鼓。沒有粘到纖維上的粉末掉到一個回收袋M中。最好能夠配備一個第二刮刀56，用於回收多餘的粉末。例如，粉末可以是熱固化樹脂粉末或熱塑樹脂粉末。然後將噴了粉的纖維觀伸入到預成型器30中，該預成型器包括用於活化粉末的設備和用於將這些纖維觀彼此擠壓以便得到纖維型材32的加壓設備。根據圖5，圖6，圖7A和圖7B所示的實施方式，預成型器30包括兩個輪子58，58 』， 這兩個輪子的轉軸與纖維的前進方向最好是水平方向垂直。輪子58，58』中的至少一個在其周面處包括讓纖維在裡面相繼通過的槽60。優選地，下輪子58上有一個槽60。設置這些輪子是為了它們的周面相切，以便限定出一個其尺寸與需要獲得的纖維型材的尺寸相適合的通道62。在圖6和圖7A所示的截面為半釘頭形狀的纖維型材的情況下，下輪子58有一個成直角的V形槽，而上輪子58』的周面處具有與希望獲得的纖維型材的凹曲形狀相適合的凸曲形狀。
在圖7B所示的截面為釘頭形狀的纖維型材的情況下，下輪子58有一個V形槽，槽上具有其形狀與希望獲得的纖維型材的凹曲形狀相適合的凸曲翼部，而上輪子58』的周面基本是直的。根據這些變型，可以設置能夠讓輪子58，58』的轉軸靠近的設備，從而對纖維施壓。根據一個實施方式，在將所述粉末置於比製造溫度高或接近於製造溫度的溫度時通過加熱就能實現粉末的活化。在這種情況下，至少其中一個輪子包括加熱設備，例如電阻加熱器。根據變型，可以將輪子58，58』置於一個外殼中，和/或可以配備用於送熱風的設備，以便對噴了粉的纖維觀進行加熱。根據圖5，圖8A和圖8B所示的實施方式，成形器34包括兩個彼此配合的皮帶64， 64』，以便限定出一個裡面設置有出自預成形器30的熱纖維型材的腔66。皮帶64，64』各有一個基本直的部分68，68』，分別繃緊在各自的兩個輪子70，70』 之間。與這些基本直的部分68，68』相垂直處，皮帶64，64』配合，以便限定出一個腔66。 配備設備72以使皮帶64，64』彼此貼緊，從而在纖維型材上施加壓力，以便皮帶的轉動促使纖維和纖維型材在裝置中連續傳動。成形器可以冷卻纖維型材，決定型材的直徑，以便使該型材的截面的尺寸精確地適合於各預加工成的產品之間的空間14或空間26。如圖8A所示的截面為半釘頭形狀的型材的情況下，皮帶64的截面形狀為直角中空V形，而另一個皮帶64』的截面具有與希望獲得的纖維型材的凹曲形狀相適合的凸曲部分的突起形狀。如圖8B所示的截面為釘頭形狀的型材的情況下，皮帶64的截面形狀為具有凸曲翼部的中空V形，該形狀與希望獲得的型材的凹曲形狀相適合，而另一個皮帶64』的截面為平坦形狀。根據這些情況，可以使用至少一個多孔皮帶64，64』，該皮帶局部承受到殼體74中的負壓，從而如圖9所示，提高了型材上的粘接性能。根據這些情況，可以獲得如圖5和圖9所示的直的型材，或如圖13和圖14所示的曲面型材。在曲面型材的情況下，如前所述，成形器34包括兩個彼此配合的皮帶64，64』，以便限定出一個裡面設置有出自預成形器30的熱纖維型材的腔66。每一個皮帶64，64』均有一個分別處在各自的兩個輪子70，70』之間的成形部分 68，68』。與圖5所示的變型不同的是，成形部分68，68』不是直的，而是曲面的，從而使型材得到彎曲形狀。正如為了能夠實現直的型材一樣，皮帶64，64』在與成形部分垂直處配合， 從而限定出腔66。配備設備72是為了讓皮帶64，64』相互貼緊，用以為纖維型材施加壓力， 以便皮帶的轉動促使纖維和纖維型材在裝置中連續傳動。在曲面型材的情況下，皮帶64，64』在它們配合的區域是彎曲的。根據圖13所示的第一變型，設備72可以是低摩擦係數材料的滑板76的形狀，其與皮帶64，64』中的一個皮帶(圖13中是皮帶64』 )接觸的表面的形狀適合於型材所希望的曲率半徑。根據圖14所示的另一個變型，設備72可以為一組小輪子78的形狀，根據型材所希望的曲率半徑設置這些小輪子的轉軸。需要補充的是，本發明的裝置可以包括用於切割型材的設備80，例如至少一個用於抽緊型材的法蘭和用於將型材切成段的盤。本發明的方法可以獲得其形狀特別適合於出自預加工成的產品組合件的空間的形狀。由於用纖維型材很好地充填了空間14或空間26，所以出現樹脂優先通道的可能性降低，這樣，限制了充填模子時的擾動，由此限定了特別多的孔的區域和/或乾燥區域出現的可能性。根據另一優點，由於型材的形狀特別適合於空間14或空間沈的形狀，所以與型材相鄰的預加工成的產品的纖維不太會迷失方向，這樣還可以減少由此得到的構件的機械特性變差的可能性。本發明不限於T型預加工成的產品，而且還可以用於其他形狀的預加工成的產品，特別是與兩個T型等價的I型預加工成的產品。
8
權利要求
1.纖維型材(32)的製造方法，所述方法用於對一個空間(14，26)充填，所述空間的截面為因將預加工成的產品(10，12，12』，20，22，24)組裝成T型而形成的釘頭形或半釘頭形， 其中的至少一個預加工成的產品在所述各預加工成的產品的連接區域有曲率半徑，其特徵在於將塗有粉末的纖維08)供應給一個預成形器(30)，在所述預成形器處所述粉末受到活化，所述纖維08)相繼進入其形狀與所需型材的形狀相適合的通道(6 中，然後使所述預成形的纖維相繼進入一個成形器(34)，在所述成形器處所述纖維型材(3 受到冷卻、成形，同時循環到一個形狀與所需型材的形狀相適合的腔(66)中。
2.纖維型材(32)的製造裝置，所述裝置用於對一個空間(14，26)充填，所述空間的截面為因將預加工成的產品(10，12，12』，20，22，24)組裝成T型而形成的釘頭形或半釘頭形， 其中的至少一個預加工成的產品在所述各預加工成的產品的連接區域有曲率半徑，其特徵在於所述裝置包括供應塗有粉末的纖維08)的設備，一個預成形器(30)，在所述預成形器處所述粉末受到活化，所述纖維08)相繼進入一個其形狀與所需型材的形狀相適合的通道(6 中，以及一個成形器(34)，在所述成形器處所述纖維型材(3 受到冷卻、成形，同時循環到一個形狀與所需型材的形狀相適合的腔(66)中。
3.根據權利要求2所述的纖維型材(3 的製造裝置，其特徵在於所述預成型器(30) 包括兩個輪子(58，58』)，所述兩個輪子的轉軸與所述纖維08)的前進方向垂直，為的是使它們的周面相切，所述兩個輪子(58，58』 )中的至少一個在其周面處包括一個限定所述通道(62)的槽(60)。
4.根據權利要求3所述的纖維型材(3 的製造裝置，其特徵在於其包括第一輪子 (58)和第二輪子(58』)，所述第一輪子具有一個成直角的V形槽，而所述第二輪子的周面處具有與希望獲得的纖維型材的凹曲形狀相適合的凸曲形狀。
5.根據權利要求3所述的纖維型材(3 的製造裝置，其特徵在於其包括第一輪子 (58)和第二輪子(58』)，所述第一輪子具有一個V形槽，所述V形槽上具有其形狀與希望獲得的型材的凹曲形狀相適合的凸曲翼部，而所述第二輪子的周面基本是直的。
6.根據權利要求2-5任一項所述的纖維型材(3 的製造裝置，其特徵在於所述成形器(34)包括兩個彼此配合的皮帶(64，64』)，以限定出一個裡面設置有出自所述預成形器 (30)的熱纖維型材的腔(66)。
7.根據權利要求6所述的纖維型材(3 的製造裝置，其特徵在於其包括第一皮帶 (64)和第二皮帶(64』)，所述第一皮帶的截面形狀為直角中空V形，而所述第二皮帶的截面具有與希望獲得的纖維型材的凹曲形狀相適合的凸曲部分的突起形狀。
8.根據權利要求6所述的纖維型材(3 的製造裝置，其特徵在於其包括第一皮帶 (64)和第二皮帶(64』)，所述第一皮帶的截面形狀為中空V形，其具有形狀與希望獲得的型材的凹曲形狀相適合的凸曲翼部，而所述第二皮帶的截面為平坦形狀。
9.根據權利要求6或7所述的纖維型材的製造裝置，其特徵在於其包括使所述皮帶 (64,64')彼此貼緊的設備(72)，以對所述纖維型材施加壓力。
10.根據權利要求6-9任一項所述的纖維型材的製造裝置，其特徵在於所述皮帶(64， 64』 )在它們相互配合的區域中是彎曲的，以限定出一個裡面設置有來自所述預成形器 (30)的纖維型材的腔(66)。
11.根據權利要求6-10任一項所述的纖維型材的製造裝置，其特徵在於所述皮帶(64，64』 )的至少一個是多孔的且局部承受到殼體(74)中的負壓。
12.利用權利要求2-11任一項所述的裝置根據權利要求1所述的方法獲得的纖維型材。
13.根據多個預加工成的產品(10，12，12』，20，22，24)的T型組裝件獲得的複合材料構件，其中的至少一個預加工成的產品在所述各預加工成的產品的連接區域處有曲率半徑， 形成一個截面為釘頭形或半釘頭形的空間(14，沈)，包括一個用於充填所述空間的權利要求12的型材。
全文摘要
本發明是一種纖維型材的製造方法，該方法用於對一個空間充填，該空間的截面為因將預加工成的產品組裝成T型而產生的釘頭形或半釘頭形，其中的至少一個預加工成的產品在所述各預加工成的產品的連接區域有曲率半徑，其特徵在於將塗有粉末的纖維(28)供應給一個預成形器(30)，在該預成形器處所述粉末受到活化，所述纖維(28)相繼進入其形狀與所需型材的形狀相適合的通道中，然後使所述預成形的纖維相繼進入一個成形器(34)，在該成形器處所述纖維型材(32)受到冷卻、成形，同時循環到一個形狀與所需型材的形狀相適合的腔中。
文檔編號B29C70/52GK102470612SQ201080030482
公開日2012年5月23日 申請日期2010年6月25日 優先權日2009年6月29日
發明者帕斯卡爾·維諾, 菲利普·布洛, 馬蒂厄·拉農扎爾 申請人:空中巴士運營簡化股份公司