[發(fā)明專利]窄片復合纖維材料壓縮制模

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310024870.8
• 申請日: 2013-01-23
• 公開（公告）號: CN103213283A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: E·M·小費希爾;D·L·科德;B·A·卡特;G·D·哈丁;J·P·瑟伯;D·E·貝利
• 申請（專利權(quán)）人: 波音公司
• 主分類號: B29C70/34
• 分類號: B29C70/34;B29C70/54
• 代理公司: 北京紀凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 趙蓉民

技術(shù)領(lǐng)域

背景技術(shù)

通常使用熱固性材料或熱塑性材料制造復合組件，其可形成具有碳纖維的常規(guī)地以單向布局布置的帶或板。所得單向帶可被切割為更小的塊或片，這些塊或片是典型的正方形或近似正方形。這些片被放置在模具儲器中，在其中施加熱以及壓力以將片壓入所有的模腔。所得組件一旦被塑化即從模具移出。?

根據(jù)片被推至遍布模具時片的布置，常規(guī)的壓模具制技術(shù)可產(chǎn)生所得組件的非期望的強度變化。隨著在模具儲器中這些片被沉積，它們趨于堆疊起使得片的最大平面貼合另一個地放在另一個之上，類似于當將書投放入在平面上一摞時，書將堆疊在另一本之上。這種通用的堆疊現(xiàn)象可參考層壓堆疊。盡管最終這些片基本保持堆疊，當片的層壓堆被推送遍布模具時，這些堆的定向可能改變。當經(jīng)受穿越厚度方向（或者z-向，如果片被定向在x-y平面）的扭轉(zhuǎn)負荷時，由于相對地沒有纖維定向在穿越厚度方向，這些片被傾斜以分離或分層。產(chǎn)生的層壓堆疊定向被推送經(jīng)過組件模具，其為最后組件中潛在的薄弱區(qū)域。?

本公開在此給出關(guān)于以上以及其他方面的考慮。?

發(fā)明內(nèi)容

應(yīng)當意識到，提供發(fā)明內(nèi)容以簡化形式介紹方案選擇，在以下的具體實施方式中進一步描述該方案選擇。此發(fā)明內(nèi)容并非試圖用以限定要求保護的主題的范圍。?

提供用于在復合組件中產(chǎn)生三維隨機纖維定向的方法。根據(jù)本文所提供的公開的一方面，該方法包括將單向復合纖維帶傾注入模具儲器。至少大多數(shù)的窄片具有6:1或更高的長寬比。在儲器內(nèi)加熱并且壓縮窄片以推送這些窄片遍布模具，用以產(chǎn)生期望的復合組件。?

根據(jù)另一方面，在復合組件中產(chǎn)生三維隨機纖維定向的方法可包括將單向熱塑帶變換為一些窄片。至少大多數(shù)窄片具有最低6:1的長寬比。這些窄片被傾注入模具儲器，因此窄片的定向包括三維隨機纖維定向。在儲器內(nèi)加熱并且壓縮窄片以填充儲器，用以產(chǎn)生具有三維隨機纖維定向的復合組件。?

根據(jù)又一方面，在復合組件中產(chǎn)生三維隨機纖維定向的方法可包括將單向熱塑帶縱切為一些窄帶條。這些窄帶條被切割以產(chǎn)生一些具有最低6:1長寬比的窄片。這些窄片被傾注入模具儲器，被加熱并且被壓縮以填充模具，用以產(chǎn)生復合組件。?

在本公開的各種實施例中可獨立地實現(xiàn)論述的特性、功能以及優(yōu)點，或者這些特性、功能以及優(yōu)點可被組合進另外的實施例，參考以下說明書和附圖可得到其進一步的細節(jié)。?

附圖說明

圖1A是常規(guī)復合纖維帶的頂視圖的示例；?

圖1B是從復合纖維帶切割的常規(guī)的片的頂視圖的示例；?

圖2是常規(guī)壓模具制系統(tǒng)的橫截面視圖，其示出在模具儲器內(nèi)的常規(guī)片的層壓堆疊；?

圖3是根據(jù)各種本文給出的實施例將常規(guī)的片變換為一些窄片的頂視圖；?

圖4是壓模具制系統(tǒng)的橫截面視圖，其示出根據(jù)本文給出的各種實施例在模具儲器內(nèi)的窄片的三維隨機纖維定向；?

圖5是窄片產(chǎn)生機械的前視圖，根據(jù)本文給出的一個實施例，其包括具有一個或多個刀片的混合設(shè)備和用于將復合纖維帶或常規(guī)片縱切以及切割為窄片的處理；?

圖6是工藝流程圖，根據(jù)本文給出的各種實施例圖示用于在復合組件中產(chǎn)生三維隨機纖維定向的；?

圖7是工藝流程圖，根據(jù)本文給出的各種實施例圖示用于將復合纖維帶變換為窄片；以及?

圖8工藝流程圖，根據(jù)本文給出的各種實施例圖示用于將復合纖維帶變換為窄片的可選方法。?

具體實施方式

下文中具體的描述是針對用于在復合組件中產(chǎn)生三維隨機纖維定向的方法。如以上簡要論述，常規(guī)的復合組件使用壓模具制技術(shù)制作通常包括不期望的已被推送經(jīng)過模具的復合片的層壓堆疊區(qū)域。所得的組件可包括對應(yīng)于帶有基本層壓堆疊的模具內(nèi)區(qū)域的稀薄區(qū)域，特別是在使用復合組件期間，當這些區(qū)域經(jīng)受剪切力或拉伸力時。?

利用本文描述的概念，以產(chǎn)生遍布組件一致的、三維隨機纖維定向的復合纖維的方式制造復合組件。這樣做可以提高復合組件的強度，并且最為重要地，組件的強度可以是遍布組件一致的以及可預(yù)測的并且使用相同的技術(shù)和纖維制造所有其他的組件。如以下將具體描述，利用使復合纖維材料成形為具有最低6:1長寬比的窄片可實現(xiàn)三維隨機性。當這些窄片被傾注入模具儲器用以壓模具制時，這些相對窄的片不會傾向?qū)訅憾询B。隨著窄片被壓縮并且被推送經(jīng)過模具，遍布模具保持隨機片的定向。?