[發(fā)明專利]包括纏繞層的由纖維復(fù)合材料制成的組件

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201280038583.6
• 申請(qǐng)日: 2012-08-03
• 公開（公告）號(hào): CN103747942A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬庫斯·施羅德;塞巴斯蒂安·弗羅梅爾特;卡爾·英格斯特
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西格里碳素歐洲公司
• 主分類號(hào): B29C53/60
• 分類號(hào): B29C53/60
• 代理公司: 中原信達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11219
• 代理人: 郇春艷;謝麗娜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種包括一個(gè)設(shè)置在另一個(gè)上方的至少三個(gè)纖維材料纏繞層的由纖維復(fù)合材料制成的組件和一種制造這類組件的方法，所述組件例如是用于熔化金屬的坩堝。

背景技術(shù)

由纖維復(fù)合材料制成的纏繞組件用于多種技術(shù)領(lǐng)域中，例如制造熔化坩堝或壓力容器。常規(guī)地，為了制造這類組件，將任選地用粘結(jié)劑浸漬的纖維復(fù)絲繞線圈芯纏繞并且鋪設(shè)在線圈芯上。在這種情況下，纖維復(fù)絲也稱為粗紗，可以包括由碳、玻璃、陶瓷或芳族聚酰胺制成的不同的單根纖維，該纖維可以嵌入由粘結(jié)劑形成的聚合物或陶瓷基質(zhì)中，其中聚合物基質(zhì)然后可以通過碳化轉(zhuǎn)化為碳基質(zhì)。由此，可能在去除線圈芯之后和在粘結(jié)劑適當(dāng)固化和可能的碳化之后，可由碳纖維增強(qiáng)塑料（CFP）、碳纖維增強(qiáng)碳（CFC）、碳纖維增強(qiáng)陶瓷或陶瓷纖維增強(qiáng)陶瓷（CMC）構(gòu)造由纏繞層形成的組件。

這類組件的每個(gè)纏繞層通常包括設(shè)置為在同一方向上纏繞的多個(gè)線圈（Wickelwindungen），即所述線圈至少基本上平行、彼此鄰近或彼此重疊，以使通過每個(gè)纏繞層，線圈芯的至少一個(gè)部分被纖維材料完全覆蓋，即線圈之間不形成凹處或中間空間。在這種情況下，單個(gè)纏繞層相繼纏繞在線圈芯上，其中每個(gè)層內(nèi)的單個(gè)線圈正如所述的至少基本上彼此平行地纏繞。此處，不同纏繞層的線圈的纏繞角度可以相同或不同。在所謂的交叉纏繞中，鄰近纏繞層的線圈相對(duì)于同一基準(zhǔn)軸數(shù)值相同，但符號(hào)不同。

例如從EP?0?333?013?B1可知包括多個(gè)纏繞層的這種類型的組件或整個(gè)線圈，所述多個(gè)纏繞層以堆疊方式一個(gè)設(shè)置在另一個(gè)上方且配置成各自被完全覆蓋。

這些已知組件的缺點(diǎn)在于，單個(gè)纏繞層之間不存在機(jī)械連接，而是在單個(gè)纏繞層之間最多存在較弱的化學(xué)和/或物理結(jié)合力相互作用，這種結(jié)合力例如是以粘附性粘結(jié)不同纏繞層的粘結(jié)劑的形式。為此，需要提高最初提到類型的已知組件的穩(wěn)定性，特別是機(jī)械強(qiáng)度，例如沖擊韌性或?qū)娱g剪切強(qiáng)度。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明的目的是提高纏繞纖維復(fù)合組件的穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度。

根據(jù)本發(fā)明，由具有如權(quán)利要求1所述特征的組件實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的。

根據(jù)本發(fā)明，由纖維復(fù)合材料制成的組件包括一個(gè)設(shè)置在另一個(gè)上方的由纖維材料制成的至少三個(gè)纏繞層，其中每個(gè)纏繞層都包括一個(gè)或多個(gè)線圈，其中

-對(duì)于每個(gè)包括超過一個(gè)線圈的纏繞層，認(rèn)為所述纏繞層的所有線圈都具有相同的纏繞角度，并且在至少一些部分彼此分開以在線圈之間形成中間空間，

-至少兩個(gè)纏繞層的所有線圈都具有相同的第一纏繞角度，并且

-設(shè)置在至少兩個(gè)具有相同第一纏繞角度線圈的纏繞層之間的至少一個(gè)纏繞層的所有一個(gè)或多個(gè)線圈都具有第二纏繞角度，其中第二纏繞角度的大小不同于第一纏繞角度的大小，并且其中至少一個(gè)具有第二纏繞角度的線圈與至少一個(gè)具有第一纏繞角度的線圈相交。

在本發(fā)明的意義上，纏繞層應(yīng)理解為當(dāng)該纏繞層包括幾個(gè)線圈時(shí)，一個(gè)或多個(gè)線圈至少基本上彼此平行地纏繞，并因此彼此不相交。因此，在最簡(jiǎn)單的情況下，纏繞層由線圈組成，其中鄰近該纏繞層的纏繞層的線圈必須具有不同的纏繞角度，即至少基本上不平行于纏繞層的線圈進(jìn)行纏繞。可選地，在本發(fā)明的意義上，纏繞層還可以包括至少基本上彼此平行纏繞的多個(gè)線圈，即線圈各自具有相同的纏繞角度，其中根據(jù)本發(fā)明，至少在一些部分中，中間空間存在于一個(gè)纏繞層的單個(gè)線圈之間，即在組件的俯視狀態(tài)下，一個(gè)纏繞層的相鄰設(shè)置的纖維復(fù)絲部分彼此間具有特定、優(yōu)選恒定的間隔。因?yàn)橐粋€(gè)纏繞層的所有線圈都具有相同的纏繞角度，所以纏繞層內(nèi)的線圈不相交。纏繞層內(nèi)的線圈優(yōu)選在纏繞期間線圈芯轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所圍繞的中心點(diǎn)之外還重疊。在上述中心點(diǎn)處，沉積的線圈會(huì)不可避免地重疊。

在這種情況下，線圈表示纏繞層完全圍繞線圈芯圓周表面或組件圓周表面纏繞一次的截面。換言之，線圈對(duì)應(yīng)于由纏繞機(jī)雙沖程沉積的纖維材料的截面。

纏繞角度應(yīng)理解為沉積的單個(gè)線圈相對(duì)于線圈芯上原則上任意基準(zhǔn)軸的角度。換言之，纏繞角度是線圈在線圈芯上沉積時(shí)縱軸相對(duì)于基準(zhǔn)軸所占據(jù)的角度，即使纏繞的方向可能因沉積之后纖維復(fù)絲的一些滑移而仍稍有變化。如果線圈芯配置成圓柱形，那么纖維復(fù)絲不發(fā)生滑移，從而在這種情況下，纏繞角度是所沉積線圈的縱軸相對(duì)于基準(zhǔn)軸所采用的角度。