[發(fā)明專利]用于制造橫截面有變化輪廓的帶狀纖維織構(gòu)的裝置和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201780018180.8
• 申請日: 2017-03-02
• 公開（公告）號: CN108779590B
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 杰里米·海勒特;休伯特·讓·瑪麗·法布爾
• 申請（專利權(quán)）人: 賽峰航空器發(fā)動機
• 主分類號: D03D41/00
• 分類號: D03D41/00;D03D49/20
• 代理公司: 中國商標專利事務(wù)所有限公司 11234
• 代理人: 宋義興;曾海艷

本發(fā)明涉及一種用于制造至少橫截面有變化輪廓的帶狀纖維織構(gòu)(210)的裝置，該裝置包括織機(100)，一個或多個卷取輥(300，400，500)和存儲芯軸(600)，每個卷取輥和存儲芯軸在其軸向?qū)挾壬暇哂凶兓霃剑员阆薅ň哂懈〉褫喞耐獗砻妗Ｒ粋€或多個卷取輥(400)包括多個扇形件，這些扇形件可釋放地連接到所述卷取輥的外表面上。每個扇形件在卷取輥的圓周的一個片段上延伸并且在卷取輥的軸向?qū)挾鹊娜炕虿糠稚涎由臁Ｃ總€扇形件還具有至少一個確定厚度，以便局部地修改卷取輥的外表面的浮雕輪廓的厚度。

背景技術(shù)

本發(fā)明涉及使用三維(3D)或多層編織來制造用于復(fù)合材料部件的纖維增強結(jié)構(gòu)。

更具體地，本發(fā)明涉及在復(fù)合材料部件中形成加強件的纖維結(jié)構(gòu)，所述復(fù)合材料部件是旋轉(zhuǎn)體，在徑向截面中具有變化的形狀(在形狀和/或厚度上變化)，例如，諸如航空發(fā)動機風(fēng)扇外殼。

用于構(gòu)成復(fù)合材料部件的纖維增強件的纖維結(jié)構(gòu)，復(fù)合材料部件，例如，諸如航空發(fā)動機風(fēng)扇外殼，通過3D或多層編織在提花型織機中制造，該編織包括插入緯紗以在經(jīng)紗之間形成圖案。經(jīng)紗在織機的線束中被組織成多個層和列，這些層和列由織機操縱，以便使緯紗能夠按照織機中設(shè)定的編織圖案插入。緯紗以列形式插入經(jīng)紗之間。

為了在編織纖維結(jié)構(gòu)時使每列緯紗能夠插入，在織機的出口和存儲鼓或芯軸之間使用一個或多個卷取輥，在其上卷繞編織纖維織構(gòu)以供隨后在注塑模具上形成纖維預(yù)制件時使用。位于織機下游的這個或這些卷取輥的作用是在插入每個緯紗列后占據(jù)適當長度的經(jīng)紗。這些輥具有被編織紗線所粘附的材料所覆蓋的外表面，從而在經(jīng)紗上施加牽引力。

以這種方式編織的纖維織構(gòu)將被卷繞到注塑模具上，該注塑模具由具有卷繞表面的芯軸形成，該卷繞表面在徑向截面中具有與待制造的部件的輪廓相對應(yīng)的浮雕輪廓。為了制造適合于注塑模具的變化形狀的纖維織構(gòu)，使用“外形”編織技術(shù)，其包括根據(jù)經(jīng)紗在以帶狀編織的纖維織構(gòu)寬度上的位置來卷取不同長度的經(jīng)紗。為此目的，卷取輥在其軸向?qū)挾壬暇哂凶兓霃剑员阆薅ň哂懈〉褫喞耐獗砻妫愿鶕?jù)在纖維織構(gòu)的寬度的紗線的位置卷取不同長度的經(jīng)紗，較大長度的經(jīng)紗被卷取輥的一個或多個部分卷取，該一個或多個部分的半徑大于輥的其余部分。經(jīng)紗的差異卷取取決于與卷取輥接觸的纖維織構(gòu)長度的總和。由卷取輥執(zhí)行的差異卷取具有以下效果：在織機的織造單元中，在插入下一列緯紗之前拉出適當長度的經(jīng)紗。

然而，雖然纖維織構(gòu)在注塑之前在模具上成形，但是它被卷繞以形成多個層。對于每一繞線匝數(shù)，限定浮雕輪廓的各種半徑之間的比率根據(jù)已經(jīng)卷繞的纖維織構(gòu)層的數(shù)量而變化。這些輪廓變化的幅度隨著最終部件中形狀和/或厚度比的增加而增加。遺憾的是，上述制造方法僅能夠編織具有恒定的浮雕輪廓的纖維織構(gòu)，即，匹配橫截面比不改變的半徑。當纖維織構(gòu)被卷繞到注塑模具上時，由于編織的輪廓(在編織織構(gòu)的整個長度上是恒定的)與卷繞在織構(gòu)其上的真實輪廓之間的差異，從而導(dǎo)致織構(gòu)中某些軸向位置的張力損失。這種跨越部件寬度上的張力不平衡會引起許多缺陷，諸如波紋、纖維屈曲、纖維擠壓(pinchedfiber)、不需要的額外厚度區(qū)域和超出規(guī)格的纖維體積含量。這種張力的不平衡還使得通過卷繞，特別是通過引起折痕或未對準形成，成形纖維織構(gòu)更復(fù)雜，從而使纖維織構(gòu)的成形更加費力和耗時。

發(fā)明內(nèi)容

因此，希望能夠制造具有浮雕輪廓的3D或多層纖維結(jié)構(gòu)，其在織構(gòu)編織期間以以避免纖維織構(gòu)中的張力損失或不平衡的方式變化。

為此目的，本發(fā)明提出一種用于制造至少橫截面有變化輪廓的帶狀纖維織構(gòu)的裝置，該裝置包括織機，一個或多個卷取輥和存儲芯軸。每個卷取輥和存儲芯軸在其軸向?qū)挾壬暇哂凶兓霃剑员阆薅ň哂懈〉褫喞耐獗砻妫撗b置的特征在于，至少一個卷取輥包括多個扇形件，這些扇形件可釋放地固定在所述卷取輥的外表面上，每個扇形件在卷取輥的圓周的一個片段上延伸并且在所述卷取輥的軸向?qū)挾鹊娜炕虿糠稚涎由欤總€扇形件還具有至少一個確定厚度，以便局部地修改卷取輥外表面的浮雕輪廓的厚度。