制造复合结构的垫片的方法以及包含垫片的复合结构技术

一种用于交通工具(10)的复合部件(16)包括由复合材料制成的层压板(18)；施加到所述层压板(18)上的第一垫片区域(22)，其中所述第一垫片区域(22)包含并排布置的彼此相邻铺设的多个第一丝束，并且其中所述第一垫片区域(22)限定第一纤维取向；以及第二垫片区域(24)，其中所述第二垫片区域(24)包含并排布置的彼此相邻铺设的多个第二丝束，并且其中所述第二垫片区域(24)限定与所述第一纤维取向相差预定角度的第二纤维取向。所述第一垫片区域(22)和所述第二垫片区域(22)在相交区域处相交，并且在所述层压板(18)上共同形成第一垫片板层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制造复合结构的垫片的方法以及包含垫片的复合结构相关申请的交叉引用本申请要求2014年12月12日提交的美国临时专利申请号62/090,976的优先权，所述申请的全部内容特此以引用的方式并入。专利
本专利技术涉及用于构造复合结构的一个或多个垫片的方法，以及包含一个或多个垫片的复合结构。具体地，本专利技术涉及用于构造复合结构的垫片的方法，所述复合结构包含预浸渍复合材料。更具体地，本专利技术被设想由用于铺设预浸渍材料以提供包括一个或多个垫片的复合结构的自动纤维铺放(“AFP”)系统来使用。背景和相关技术的描述预浸渍复合织物材料(即，预浸渍材料)通常用于制造复合部件，诸如飞机部件以及其他可能部件。在被固化成最终的复合部件之前，预浸渍材料包含在其上已施加树脂的织物层，使得树脂至少部分地浸渍织物层。为了形成复合结构，通常将复合织物材料的多个层或多个板层彼此上下地堆叠。通常，这是手工完成的(即手工铺设)，这是耗时且因此昂贵的。关于某些飞机部件，通常在飞机部件上的将要附接结构元件的位置处包含加厚区域(称为“垫片”)。常规地，这些垫片也是使用手工铺设技术而形成的。鉴于上述情况，已发展出一种需求，借此可通过自动化或半自动化技术来制造飞机部件(包括那些整合垫片)，所述技术包括但不限于AFP机和/或自动铺带(“ATL”)机。专利技术概述本专利技术解决相对于现有技术指出的不足中的一个或多个。本专利技术提供了用于交通工具的复合部件。复合部件包括由复合材料制成的层压板；施加到层压板上的第一垫片区域，其中第一垫片区域包含并排布置的彼此相邻铺设的多个第一丝束，并且其中第一垫片区域限定第一纤维取向；以及第二垫片区域，其中第二垫片区域包含并排布置的彼此相邻铺设的多个第二丝束，并且其中第二垫片区域限定与第一纤维取向相差预定角度的第二纤维取向。所述第一垫片区域和所述第二垫片区域在相交区域处相交，并且在所述层压板上共同形成第一垫片板层。在一个设想的实施方案中，第一纤维取向是沿着复合部件的第一载荷路径。在另一个设想的实施方案中，第二纤维取向是沿着复合部件的第二载荷路径。设想的是，复合部件可构造成使得第一垫片区域和第二垫片区域的至少一部分位于相同层中。此外，复合部件可构造成使得至少一个中间层位于第一垫片区域与第二垫片区域之间。在另一个设想的实施方案中，第一垫片区域和第二垫片区域可在相交区域处重叠。还设想的是，第一垫片区域可在相交区域处邻接第二垫片区域。在一个设想的实施方案中，预定角度小于或等于约90°。设想的是，可通过自动纤维铺放机来将第一垫片板层施加到层压板上。其他实施方案设想，可通过自动纤维铺放机通过引导多个第一丝束来将第一垫片区域施加到层压板上。此外，可通过自动纤维铺放机通过引导多个第二丝束来将第二垫片区域施加到层压板上。在使用时，自动纤维铺放机可在改变方向以便在部件上铺设多个第二垫片区域之前在部件上铺设多个第一垫片区域。对于本专利技术的一个或多个实施方案，部件上的多个第一垫片区域和多个第二垫片区域提供了垫片区域的网格。关于一个或多个设想的实施方案，层压板、第一垫片区域和第二垫片区域由预浸渍有树脂的碳纤维材料制成。本专利技术还提供了用于交通工具的复合部件，所述复合部件包括网格图案的垫片区域和定位在垫片区域之间的间隙区域。网格图案的垫片区域至少包括第一垫片区域和与第一垫片区域相交的至少第二垫片区域。第一垫片区域具有沿着第一垫片区域的第一长度延伸的第一纤维方向，并且第二垫片区域具有沿着第二垫片区域的第二长度延伸的第二纤维方向。第一垫片区域和第二垫片区域以预定角度相交。结合此实施方案，设想的是，所述垫片区域和第二垫片区域在相交区域处重叠。对于复合部件还设想的是，第一垫片区域在相交区域处邻接第二垫片区域。复合部件可包括定位在第一垫片区域与第二垫片区域之间的至少一个中间层。相对于复合部件，第一垫片区域和第二垫片区域的至少一部分可位于相同层中。本专利技术的另外方面从以下的段落将变得明显。附图简述现在将结合本专利技术的附图来描述本专利技术，其中：图1是示出所述类型的飞机机身的机尾区段的一部分的飞机的透视图，所述部分可由根据本专利技术制造的一个或多个部件构成；图2是图1所示的飞机的机尾区段的部分的透视图，提供了增强的细节以便于讨论本专利技术的所选择的元件；图3是设想为机身的一部分的部件的透视图，示出支撑附接到或并入飞机部件中的纵梁和结构元件的垫片区域；图4是图3所示的飞机部件的透视图，其中纵梁和结构元件被移除，从而突出了各个垫片区域的位置、尺寸和形状；图5是飞机部件的透视图，示出诸如可用手施加(即手动构造)的垫片区域的板层堆叠的示例性、非限制性应用；图6是根据本专利技术的形成用于飞机结构的垫片的一个板层的第一实施方案的透视图；图7是根据本专利技术的用于飞机结构的垫片的一个板层的第二实施方案的图解俯视图；图8是根据本专利技术的用于飞机结构的垫片的一个板层的第三实施方案的图解俯视图；图9是根据本专利技术的彼此上下分层以形成用于飞机结构的垫片的多个板层的分解透视图；图10是图9所示的若干层中所采用的第一复合材料板层的图解俯视图；图11是图9所示的若干层中所采用的第二复合材料板层的图解俯视图；图12是图9所示的一个层中所采用的第三复合材料板层的图解俯视图；图13是图9所示的一个层中所采用的第四复合材料板层的图解俯视图；图14是在图1所示的飞机的机尾区段上可采用的类型的飞机机身的一部分的透视图，示出所选择的垫片区域的位置以突出显示本专利技术的各方面；图15是图14所示的飞机机身的部分的内表面的视图，示出相同的选择的垫片区域以便进行说明；图16是示出图14和图15所示的用于机身元件的部分的垫片区域的一部分的放大图；图17是图14所示的机身部分的内表面的透视图，示出内表面的弯度；图18是根据本专利技术的飞机结构的另一实施方案的顶视图；并且图19是图18所示的实施方案的透视图。本专利技术实施方案的详述现在将结合其一个或多个实施方案描述本专利技术。对实施方案的讨论并非旨在限制本专利技术。相反，实施方案的任何讨论旨在举例说明本专利技术的广度和范围。如本领域技术人员应明白，在不脱离本专利技术的范围的情况下，可采用本文所述的实施方案的变型和等效物。那些变型和等效物旨在由本专利申请的范围涵盖。现在将在用于制造交通工具(例如像喷气式飞机)的部件的复合预浸渍材料的上下文中讨论本专利技术。复合预浸渍材料通常被定义为可以是织造、非织造、以片材形式提供和/或以带或丝束提供的材料。所述材料通常包括碳纤维，但也可采用其他材料(包括但不限于芳纶纤维、尼龙、玻璃和玻璃纤维)。此外，虽然结合使用预浸渍材料进行了描述，但是本专利技术可以与非预浸渍材料(或其他可替代材料)一起使用。在不限制本专利技术的范围的情况下，设想复合纤维结构的构造将至少部分地包括AFP机或ATL机的辅助。在以下讨论的上下文中，使用术语AFP机，因为这涵盖本专利技术所设想的实施方案。然而，如上所述，对于AFP机的参考并不旨在限制本专利技术。在一个实施方案中，AFP机可通过沿着模具以并排方式铺设多个碳纤维丝束来形成飞机的复合结构。可同时铺设多个窄丝束，以便提供总宽度大于单个丝束宽度的带。在非限制性实施方案中，带可由以并排方式铺设的十六(16)个丝束形成，以形成宽度为十六(16)个丝束的总和的带。带内的丝束可全部铺设在一起，或者可替代地本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于交通工具的复合部件，其包括：层压板，所述层压板由复合材料制成；第一垫片区域，所述第一垫片区域被施加到所述层压板，其中所述第一垫片区域包含并排布置的彼此相邻铺设的多个第一丝束，并且其中所述第一垫片区域限定第一纤维取向；以及第二垫片区域，其中所述第二垫片区域包含并排布置的彼此相邻铺设的多个第二丝束，并且其中所述第二垫片区域限定第二纤维取向，所述第二纤维取向与所述第一纤维取向相差预定角度，其中所述第一垫片区域和所述第二垫片区域在相交区域处相交，并且在所述层压板上共同形成第一垫片板层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.12 US 62/090,9761.一种用于交通工具的复合部件，其包括：层压板，所述层压板由复合材料制成；第一垫片区域，所述第一垫片区域被施加到所述层压板，其中所述第一垫片区域包含并排布置的彼此相邻铺设的多个第一丝束，并且其中所述第一垫片区域限定第一纤维取向；以及第二垫片区域，其中所述第二垫片区域包含并排布置的彼此相邻铺设的多个第二丝束，并且其中所述第二垫片区域限定第二纤维取向，所述第二纤维取向与所述第一纤维取向相差预定角度，其中所述第一垫片区域和所述第二垫片区域在相交区域处相交，并且在所述层压板上共同形成第一垫片板层。2.如权利要求1所述的复合部件，其中所述第一纤维取向是沿着所述复合部件的第一载荷路径。3.如权利要求2所述的复合部件，其中所述第二纤维取向是沿着所述复合部件的第二载荷路径。4.如权利要求1所述的复合部件，其中所述第一垫片区域和所述第二垫片区域的至少一部分位于相同层中。5.如权利要求1所述的复合部件，其中至少一个中间层被定位在所述第一垫片区域与所述第二垫片区域之间。6.如权利要求1所述的复合部件，其中所述第一垫片区域和所述第二垫片区域在所述相交区域处重叠。7.如权利要求1所述的复合部件，其中所述第一垫片区域在所述相交区域处邻接所述第二垫片区域。8.如权利要求1所述的复合部件，其中所述预定角度小于或等于约90°。9.如权利要求1所述的复合部件，其中所述第一垫片板层被通过自动纤维铺放机而施加到所述层压板。10.如权利要求1所述的复合纤维部件，其中所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：马可阿瑟·德格罗布瓦，让菲利普·拉尚斯，
申请(专利权)人：庞巴迪公司，
类型：发明
国别省市：加拿大,CA