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包含單絲張緊步驟獲得復合材料部件的方法及其實施工具與流程

文檔序號:11412360閱讀:290來源:國知局
包含單絲張緊步驟獲得復合材料部件的方法及其實施工具與流程
本發(fā)明涉及結合單絲張緊步驟來獲得復合材料部件的方法以及實施該方法的工具。

背景技術:
復合材料部件由嵌入在樹脂基質中的纖維構成。更具體地說,本發(fā)明涉及由經過聚合周期的預浸漬纖維的預成型件制造復合材料部件,在此聚合周期期間,纖維的預成型件被壓縮并經受上升的溫度。對于某些復合材料部件,預成型件通過在凸面工具上依次堆疊預浸漬纖維層來獲得,其中纖維按定位方向放置,并根據(jù)所需的機械特性被預先設定。根據(jù)一種操作模式,每一層由并列的纖維條構成,纖維沿各個條帶的方向定向。通常,纖維由幾個單絲構成,且條帶的厚度可以根據(jù)每單位面積的重量,更具體地是根據(jù)每根纖維的單絲的數(shù)目,而有所不同。當條帶的鋪設表面是可展開的和/或呈現(xiàn)不明顯的曲率半徑時,條帶在其整個寬度和整個長度上接觸鋪設表面。在這種情況下,條帶的所有單絲具有幾乎相同的張力。當鋪設表面不可展開時則是非常不同的情況。尤其是這樣一種情況,因為飛行器的前端機身或部件具有可變的厚度,如飛行器機翼的縱梁在其整個長度上具有可變的截面,復合材料的壁面具有雙曲率。在不可展開表面的情況下,由位于條帶的邊緣區(qū)域的單絲上的表面所施加的第一軌跡和由位于條帶的另一邊緣區(qū)域的單絲上的表面所施加的第二軌跡之間的長度是有差別的。就條帶的單絲是類似不可伸長的情況而言,靠近一個邊緣布置的單絲將被張緊,而布置在另一邊緣區(qū)域內的單絲將被壓縮,從而形成波動。當具有高的每單位面積的重量并因此具有大的厚度的條帶鋪設在例如大約10至30mm的小曲率半徑上時,單絲的張力也是非均勻性的。事實上,在內半徑的區(qū)域內布置的單絲被壓縮并傾向于波動。在聚合后被截留在樹脂基體中的單絲的張力的非均勻性導致所制造的部件的機械特性下降。事實上,這種部件的漸進式機械裝載造成拉力僅施加在最先張緊的單絲上,然后在較少張緊的單絲上增加負載,如此等等,直到最少張緊的單絲,最大張緊的單絲達到其牽引的阻力極限并趨于破裂。有許多限制波動風險的解決方案,但沒有一個是完全令人滿意的。第一種解決方案是控制條帶的鋪設,避免條帶的任意間隙和重疊。事實上,壓縮的單絲傾向于在重疊和間隙區(qū)域中松弛,并在其中形成波動。在沒有這樣的區(qū)域的情況下,壓縮的單絲往往保持它們的位置。即使這種解決方案能夠限制波動風險,但它沒有解決單絲的張力的非均勻性問題,導致生產率的顯著下降。在不可展開表面的情況下,另一種解決方案與研究部門的纖維定向規(guī)則相脫離,更接近鋪設表面的測量軌跡來有利地鋪設軌跡。此種解決方案會導致部件的機械特性減少。此外,它沒有克服在非常顯著的曲率半徑區(qū)域內鋪設的情況下的波動風險。在不可展開表面的情況下,另一種解決方案是減小條帶的寬度,以便限制位于條帶的第一邊緣區(qū)域內的單絲的軌跡和位于條帶的另一邊緣區(qū)域內的單絲的軌跡之間的長度差。這一解決方案不能令人滿意,因為它會導致條帶的數(shù)目增加,從而生產率被顯著降低。根據(jù)另一個限制,它并沒有解決在非常顯著的曲率半徑區(qū)域內鋪設條帶的相關問題。在非常顯著的曲率半徑的情況下,一種解決方案是限制條帶的厚度(每單位面積的較低重量)。這一解決方案不能令人滿意,因為它會導致鋪設的層的數(shù)目增加,從而顯著降低生產率。此外,它并沒有解決在不可展開表面上鋪設條帶的相關問題。因此,現(xiàn)有技術的方法沒有提供在質量和生產率方面的最佳結果。

技術實現(xiàn)要素:
因而,本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術的缺點。為此,本發(fā)明的目的是提供一種由纖維層的預成型件獲得復合材料部件的方法,所述纖維層預浸漬有樹脂并在工具上依次堆疊,所述預成型件由下表面、上表面和外圍側面限定。本發(fā)明的特征在于,所述方法包括在鋪設最后一層后,將外圍部件附著在所述工具上,所述外圍部件包括適合于覆蓋所述上表面的外圍邊緣的翼部,從而在所述預成型件的外圍形成鄰近所述預成型件的側面的外圍腔,以及在聚合階段前抽取存在于所述外圍腔中的氣體,以便在所述單絲的端部施加拉力來張緊所述預成型件的單絲。張緊單絲的這一步驟能夠平衡單絲的張力,以減少波動風險。附圖說明本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將通過如下的描述變得清楚,該描述為非限定性示例,附圖中:圖1是根據(jù)本發(fā)明方法制成的部件的一個示例的透視圖;圖2是圖1中示出的部件的橫截面圖;圖3是示出了用于實施根據(jù)本發(fā)明的方法的第一種工具的橫截面圖;以及圖4示出了用于實施根據(jù)本發(fā)明的方法的另一種工具的橫截面圖。具體實施方式圖1和圖2示出了具有U形橫截面的復合材料部件10。舉例來說,這樣的部件可以用來作為飛行器機翼的縱梁??v梁的厚度e可在7至25mm之間變化,其高度H可在200至150...
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