用于制造三维环状纤维结构的方法技术

本发明专利技术涉及一种方法，通过该方法，由基本单向的单元形成的第一纤维网在同轴的外圆形冠部（１００）和内圆形冠部（２００）之间交替地在一个方向和另一个方向中（通过设备３００）被牵引并（通过梭子３２２）被抬起，同时通过桩子（１０２、２０２）保持在所述冠部上，由基本单向的单元形成的第二纤维网（通过设备４００）布设在所述外冠部和内冠部之间的圆周方向上，横向环状网和圆周向环状网通过结合设备（５００）结合在一起，并且通过完成三个完整周期被驱动绕外冠部和内冠部的轴线旋转，以获得厚的环状纤维结构，所述厚的环状纤维结构具有由横向网形成的层，所述由横向网形成的层与由圆周向网形成的层交替并被结合至由圆周向网形成的层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及制造三维环状纤维结构。本专利技术的特定领域是制造厚的环状纤维预成型件(preform),所 述预成型件用于构成由复合材料制成的环状部件的纤维增强件，特别 是制动器盘(brake disk)，例如用于飞机制动器的由碳/碳(C/C)材 料制成的盘。
技术介绍
用于制造环状纤维预成型件的一种通常的工艺包括将二维层重叠 并结合在一起以构成板，而预成型件是从所述板上切割下来的。如美 国专利No.4 790 052和No. 5 792 715所述，这种工艺所具有的明显缺 点是浪费大量的材料，当纤维相对昂贵的时候这种缺点尤其突出，对 于碳纤维或者碳前驱体纤维来说正是这种情况。已经提出了各种提议以避免这种缺点并直接获得一种纤维结构， 其形状尽可能地接近期望的环状形状。于是，在美国专利No.6 009 604 和No.5 662 855中提出了通过将由编织物(braid)形成的层重叠并结 合在一起来制造预成型件，所述编织物被缠绕为平整的，以形成螺旋。 美国专利No. 6 363 593号和No. 6 367 130提出使用缠绕为重叠的圆形 (turn)的螺旋布，所述圆形被结合在一起。这些技术需要制造纤维织物(编织物或螺旋布)，所述纤维织物 是纤维的纱或落纤(tow)和待制造的环状预成型件之间的中间产品。为了避免这种中间步骤，专利文件WO 98/49382提出在环状支撑 件上形成纤维的无序体(disorderedmass)，并且通过缝纫(needling) 将所述纤维结合在一起。不过，该文件没有记载实际上需要用来获得 至少在均匀性方面令人满意的环状预成型件的手段，所述环状预成型 件用在对均匀性的要求非常高的特定应用场合，如涉及机械性质的质 量控制的要求，如特别用在所述预成型件用作飞机制动器盘预成型件的时候。美国专利文件2005/0172465提出通过使短纤维在具有渐进缝纫的 旋转环状转盘上进行规则和受控的布设来形成环状预成型件。这样可 以获得均匀的预成型件，但是需要付出经历获得短纤维的中间步骤的 代价。
技术实现思路
在本专利技术的一个方面，本专利技术将提供一种使环状纤维结构能够由 可在市场上获得的纱或落纤直接制成的方法，从而限制纺织操作以尽 可能地降低制造成本。这个目的通过一种方法实现，所述方法包括以下步骤 提供由基本单向的单元制成的第一纤维片；通过在同轴的外圆环和内圆环之间交替地在一个方向和在与之相 反的方向中放置第一纤维片而形成横向的第一环状片，所述片由所述 环支撑；提供由基本单向的单元制成的第二纤维片；通过使所述第二纤维片布设在所述外环和内环之间的圆周方向上形成圆周向的第二环状片；使横向环状片和圆周向环状片彼此结合；以及驱动横向环状片和圆周向环状片绕外环和内环的轴线旋转，从而 执行多个完整的回转以从所述基本单向的单元中直接获得厚的环状纤 维结构，在所述环状纤维结构中，由横向片制成的层与由圆周向片制 成的层交替出现并被结合在一起。第一纤维片和第二纤维片可以由如下材料构成纱、或者落纤、 或者通过散布落纤获得的梳条(sliver)、或者多个并列的这样的梳条。 因此可以直接从纱或落纤获得环状纤维结构，而几乎没有浪费。根据本专利技术的一个特征，第一纤维片在减小其在外环和内环之间 的宽度的情况下放置，而圆周向片形成为具有在外环和内环之间减小 的密度。有利地，横向环状片的放置方式使它沿任何一个圆周都具有 基本恒定的密度。由于第一纤维片朝内环方向变窄所引起的横向片的 密度的增大被圆周向片的密度的减小所补偿，于是，可以获得基本匀质的纤维结构。根据所述方法的另一个特征，第一纤维片的放置方式使横向环状 片的纤维单元在横向环状片的中间圆周与圆周方向的切线形成45°到75°范围内的角。优选地，该角度大约为60° ，从而产生一包括圆周片的纤维结构，其中纤维单元在三个方向交叉，三个方向之间形成大约60°的角度。有利地，环状横向片通过由所述环支承的桩子(peg)支持在外环 和内环上。同样有利地，外环和内环驱动横向环状片和圆周向环状片旋转。 根据所述方法的另一特征，横向环状片和圆周向环状片在一水平 环状支撑件上形成，所述水平环状支撑件置于外环和内环之间，并且 在环状纤维结构建立时，所述水平环状支撑件逐渐降低。在所述结构 形成之后，它能够通过在环状支撑件以及外环和内环之间的相对竖直 移动而脱离。有利地，横向环状片和圆周向环状片之间的结合在它们布设的时 候逐渐进行，例如，这种结合通过缝纫进行。根据所述方法的另一特征，圆周向环状片在横向环状片被放置之 后并在所述片即将被结合在一起之前进行布设。在本专利技术的另一方面，本专利技术还试图提供一种适合于实现所述方 法的装置。这个目的通过一种装置实现，所述装置包括一种设备，用于牵引第一纤维片并在同轴的外圆环和内圆环之间 交替地在一个方向和在与之相反的方向中将第一纤维片放置在环状支 撑件上以形成横向的第一环状片，其中内外圆环位于环状支撑件的任用于将横向环状片支撑在外环和内环上的构件；一种设备，用于将第二环状片牵引至环状支撑件上，并在外环和 内环之间将其布设在圆周方向上，以形成圆周向的第二环状片；一种设备，用于使横向环状片和圆周向环状片结合在一起；以及一种设备，用于驱动横向环状片和圆周向环状片绕外环和内环的 轴线旋转。有利地，用于牵引和放置第一纤维片的所述设备包括 一种设备，用于供给第一纤维片；一种梭形构件，该构件以往复平移的形式在外环以外的一位置和 内环以内的一位置之间移动，其还能够作用在第一纤维片上以将它牵 引向内环并同时减小所述片的宽度。优选地，该梭形构件具有弯曲部 分，用于挤靠第一纤维片以将其牵引至内环并同时使第一纤维片在内 环产生与内环的曲率相对应的曲率。同样有利地，用于支持横向片的所述构件是由外环和内环支承的 桩子。根据所述装置的另一特征，它进一歩包括可移动弯曲条形式的压 具构件，用于通过在第一纤维片上挤压而促进将第一纤维片接合在桩 子上。有利地，所述旋转驱动设备包括外环和内环。 同样有利地，所述环状支撑件可竖直移动。根据所述装置的另一特征，所述结合设备是一缝纫设备，其紧邻 地置于所述设备的下游，以将第二纤维片牵引至所述支撑件上。附图说明阅读以下的描述可以更好地理解本专利技术，以下描述通过非限制性的表示并且通过参考附图给出，其中图1是高度示意性的一般立体图，显示了一装置的实施例，所述装置用于实现根据本专利技术的一种方法；图2是图1的装置的高度示意性的平面图3是不完整的立体剖视图，显示了图1的装置；图4是图1的装置的高度示意性的不完整视图，更加具体地显示了用于形成横向片的供给和放置设备；图5显示了构成横向片的梳条是如何供给的；图6是从图1的装置的上方看过去的高度示意性的不完整视图， 显示了正在形成的横向片；图7A至图7G显示了形成横向片的放置工艺中的连续步骤； 图8是产生的横向片的不完整视图；图9和图9A是高度示意性的不完整视图，更加具体地显示了形成 圆周向片的供给和布设设备；以及图IOA至图IOC是高度示意性的不完整视图，显示了环状纤维结 构，所述结构处于其两个制造阶段，然后在其被制造出来以后所述环 状纤维结构被移除。具体实施例方式图1中所示的装置包括具有共同竖直轴线A的两个水平圆环，即 外环100和内环200，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造环状纤维结构的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：　　　　提供由基本单向的单元（３０２）制成的第一纤维片（３２０）；　　　　通过在同轴的外圆环（１００）和内圆环（２００）之间交替地在一个方向和在与之相反的方向中放置第一纤维片（３２０）而形成横向的第一环状片，所述片由所述环支撑；　　　　提供由基本单向的单元（４０２）制成的第二纤维片；　　　　通过使所述第二纤维片布设在所述外环和内环之间的圆周方向上而形成圆周向的第二环状片（４２０）；　　　　使横向环状片和圆周向环状片彼此结合；以及　　　　驱动横向环状片和圆周向环状片绕外环和内环的轴线旋转，从而执行多个完整的回转，以从所述基本单向的单元中直接获得厚的环状纤维结构，所述环状纤维结构具有由横向片制成的层，所述由横向片制成的层与由圆周向片制成的层交替出现并被结合到由圆周向片制成的层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：V德莱克鲁瓦，R杜瓦尔，
申请(专利权)人：马塞尔布加蒂股份有限公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]