[發明專利]用于形成具有在徑向橫截面變化的輪廓的旋轉體的纖維預制件的裝置和方法

有效

• 申請號: 201780019160.2
• 申請日: 2017-03-02
• 公開（公告）號: CN108883549B
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發明（設計）人: 休伯特·讓·瑪麗·法布爾;尼古拉斯·阿什塔里;杰里米·海勒特;馬克-伊曼紐爾·泰克
• 申請（專利權）人: 賽峰航空器發動機
• 主分類號: B29B11/16
• 分類號: B29B11/16;B29C53/56;B29C70/32
• 代理公司: 中國商標專利事務所有限公司 11234
• 代理人: 宋義興;曾海艷

用于成形具有在徑向橫截面變化的輪廓的旋轉體的纖維預制件的裝置，該裝置包括用于存儲卷繞帶形式的纖維織構(210)的存儲芯軸(300)，從動輥(400，500)，和旋轉體形式的模具(600)，纖維織構(210)通過卷繞在所述模具上成形，一個或多個從動輥置于存儲芯軸(300)和旋轉體形式的模具(600)之間。存儲芯軸(300)，每個從動輥(400；500)和模具(600)在它們的軸向寬度上具有變化的半徑，以便限定具有浮雕輪廓的外表面。至少一個從動輥包括多個扇形件，這些扇形件可釋放地固定在所述從動輥的外表面上，每個扇形件在從動輥的圓周的一個片段上延伸并且在所述從動輥的軸向寬度的全部或部分上延伸。每個扇形件還具有至少一個確定厚度，以便局部地修改從動輥的外表面的浮雕輪廓的厚度。

背景技術

本發明涉及通過卷繞三維(3D)或多層編織獲得的纖維織構來成形纖維預制件，以便構成用于復合材料部件的纖維增強結構。

更具體地，本發明涉及其在復合材料部件中形成加強件的纖維預制件，所述復合材料部件是在徑向截面(形狀和/或厚度變化)變化的輪廓的旋轉體，例如航空發動機風扇殼體。這種部件中的纖維預制件是通過編織纖維織構并通過在張力下將織構卷繞到旋轉體形式的模具上而制成的，該旋轉體具有卷繞表面，卷繞表面在徑向截面中的浮雕的輪廓對應于待制造的部件的輪廓。

為了使纖維織構與注塑模具的變化形狀相匹配，使用成形編織，也稱為“外形”編織或“輪廓線”編織，其包括根據紗線位置取出不同長度的經紗，所述紗線位置跨越編織為帶狀的纖維織構的寬度，以便獲得經紗長度(在切線方向上)之間的比率類似于限定待制造的最終部件的變化輪廓的半徑之間的比率。

以這種方式編織的纖維織構儲存在存儲芯軸上，隨后在張力下卷繞到旋轉體形式的注塑模具上，該旋轉體具有卷繞表面，該卷繞表面在徑向截面中的浮雕的輪廓對應于待制造的部件的輪廓。當它被卷繞到模具上時，織構被存儲芯軸(也稱為“卷取”芯軸)拉緊，存儲芯軸也稱為“卷取”芯軸，其中一個或多個從動輥置于存儲芯軸和注塑模具之間。在軸向寬度方向上，所述或每個從動輥具有變化的半徑，限定具有浮雕輪廓的外表面，其用于保持在編織期間存儲芯軸和注塑模具之間的限定的紗線長度比。

然而，當纖維預制件在模具上形成時，纖維織構以多匝卷繞在其自身上。對于每個卷繞匝，限定浮雕輪廓的各個半徑之間的比率根據已經卷繞的纖維織構匝數而變化。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。然而，上述成形方法允許纖維織構在張力下以只有一個浮雕輪廓被驅動，即半徑具有恒定的截面比。

在卷繞在注塑模具上時，由于編織的輪廓與織構被卷繞在其上的真實輪廓之間的差異，纖維織構衰減，從而導致織構中某些軸向位置的張力損失。這種部件寬度上的張力不平衡會引起許多缺陷，諸如波為、纖維屈曲、纖維擠壓(pinchedfiber)、不需要的額外厚度區域和超出規格的纖維體積含量。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的形成，成形纖維織構更復雜，從而使纖維織構的成形更加費力和耗時。

發明內容

因此，希望在織構卷繞期間能夠使3D或多層纖維預制件具有變化浮雕輪廓，以避免纖維預制件中的張力損失或不平衡。

為此目的，本發明提出了一種用于形成具有在徑向橫截面變化的輪廓的旋轉體的纖維預制件的裝置，該裝置包括用于存儲卷繞帶形式的纖維織構的存儲芯軸，一個或多個從動輥，和旋轉體形式的模具，纖維織構通過卷繞在所述模具上成形，一個或多個從動輥置于存儲芯軸和旋轉體形式的模具之間；存儲芯軸，每個從動輥和模具在它們的軸向寬度上具有變化半徑，以便限定具有浮雕輪廓的外表面；該裝置的特征在于，至少一個從動輥包括多個扇形件，這些扇形件可釋放地固定在所述從動輥的外表面上，每個扇形件在從動輥的圓周的一個片段上延伸并且在從動輥的軸向寬度的全部或部分上延伸，每個扇形件還具有至少一個確定厚度，以便局部地修改從動輥的外表面的浮雕輪廓的厚度。