用于生产复合部件，特别是涡轮发动机叶片的编织纤维预制件制造技术

本发明专利技术涉及通过三维编织获得的纤维预制件(100)，包括第一表层(110)、第二表层(120)和连接它们并形成加强元件(4)的中心部分(130)。在横向平面中，第一表层和第二表层的横向线成对编织在中心部分任一侧的第一表层和第二表层中；第一表层的第一对线和第二表层的第二对线通过与纵向线编织而在中心部分分离为两条单一线，并且第一对线(t7、t8)在中心部分与第二对线(t9)至少交叉两次。)至少交叉两次。)至少交叉两次。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生产复合部件，特别是涡轮发动机叶片的编织纤维预制件


[0001]本专利技术涉及复合材料部件的一般领域。更准确地说，本专利技术涉及用于形成加强复合材料部件的纤维预制件，及其在制造航空涡轮发动机叶片中的应用。

技术介绍

[0002]以已知方式，复合材料部件可以通过生产纤维预制件和通过基质使预制件致密化来获得。根据设想的应用，预制件可以由玻璃、碳或陶瓷纤维制成，基质可以由有机材料(聚合物)、碳或陶瓷制成。
[0003]对于形状相对复杂的部件，已知通过三维(3D)或多层编织以单件生产纤维结构或坯料，并对纤维结构进行成形，以获得形状接近待制造部件形状的纤维预制件。
[0004]在复合材料涡轮发动机叶片制造领域，人们不断寻求提高叶片的机械强度，同时减少其质量。即使目前可以将纤维预制件编织成单件制造中空复合材料叶片，也必须始终提高其刚度，特别是当叶片是入口或出口导向叶片(IGV或OGV)时。
[0005]因此，始终需要一种单件纤维预制件，这使得能够获得结合减少质量和提高刚度的复合材料部件。

技术实现思路

[0006]根据本专利技术的一个方面，该目标通过一种纤维预制件实现，所述预制件旨在形成复合材料部件的纤维增强件，其中所述纤维增强件由基质致密化，所述纤维预制件以单件制造，并通过三维编织在与所述部件的纵向相对应的方向上延伸的多条纵向线或纵向股线和多条横向线或横向股线获得，所述预制件包括第一表层、第二表层和将所述第一表层连接到所述第二表层的中心部分，所述中心部分旨在在纵向上形成所述部件的加强元件，其特征在于，在所述预制件的横向平面中：
[0007]‑
所述第一表层和所述第二表层的横向线或横向股线在所述中心部分任一侧的所述第一表层和所述第二表层中成对地编织，
[0008]‑
所述第一表层的至少一对第一对横向线或横向股线的线或股线在所述中心部分分为两条单一线或股线，所述单一线或股线与所述部分中的纵向线或纵向股线分开编织，
[0009]‑
所述第二表层的至少一对第二对横向线或横向股线的线或股线在所述中心部分分为两个单一的线或股线，所述单一的线或股线与所述部分中的纵向线或纵向股线分开编织，以及
[0010]‑
所述第一对的至少一条线或股线和所述第二对的至少一条线或股线在所述中心部分交叉至少两次。
[0011]在本文中，“三维编织”、“3D编织”和“多层编织”是指至少一些经线(或纵向线)在多个纬线层上连接纬线(或横向线)的编织方法。这种织法可以在提花织机上以一种已知的方式生产。
[0012]根据本专利技术的纤维预制件具有以下优点：可在单个编织步骤中生产，并且当预制件构成复合材料部件的纤维增强件时，具有在部件纵向上用作加强元件的中心部分。因此，中心部分由成对的横向线或横向股线构成，这些线或股线被分开(分离)成单一的线或股线，然后与添加在中心部分的纵向线或纵向股线分开编织。通过这种基于分离的对(split pairs)的编织方式，中心部分通过编织与表层相连，从而确保组件的良好稳定性。此外，不需要插入横向线或横向股线来生产中心部分，这简化了预制件的编织。来自第一表层和第二表层的纵向线或纵向股线的交叉使得可以通过表层与中心部分的编织来确保连接，同时增加组件的机械强度。
[0013]在示例性实施方式中，存在于中心部分中的至少一些纵向线或纵向股线的纤度可大于存在于第一和第二表层中的纵向线或纵向股线的纤度。这一特点使得可以增加加强元件的刚度，当预制件被致密化以形成复合材料部件时，加强元件将从中心部分形成。例如，表层中的纵向线或纵向股线的纤度可以小于或等于24k，中心部分中的纵向线或纵向股线的纤度可以大于或等于96k。
[0014]在示例性实施方式中，第一表层和第二表层中的每一个在与中心部分相对的一侧可以在表面上具有二维编织。因此，包含这种预制件的复合材料部件的表面将更加光滑。
[0015]在示例性实施方式中，纵向线或纵向股线可以是经线或径向股线，横向线或横向股线可以是纬线或纬向股线。
[0016]本专利技术的另一个目的是一种由复合材料制成的部件，所述部件具有由基质致密的纤维增强材料，所述部件包括如上所述的纤维预制件，所述部件具有由所述纤维预制件的第一表层和第二表层形成的第一壁和第二壁，在所述第一壁和第二壁之间延伸有由所述预制件的中心部分形成的加强元件。加强元件可以通过增加其刚度来吸收施加在部件上的力。
[0017]在示例性实施方式中，部件可以构成航空涡轮发动机叶片，第一壁和第二壁分别对应于叶片的压力面和吸力面。叶片尤其可以构成航空涡轮发动机的入口或出口导向叶片。根据本专利技术的纤维预制件的使用对于该应用是有利的，因为这样的叶片在其核心和外部整流罩之间具有用于发动机的结构功能。加强元件增加了叶片在拉伸和压缩下的机械强度。因此，叶片可以是中空的，并且包括在加强元件的任一侧纵向延伸的两个空腔，与实心叶片相比，减少了质量。
[0018]在一个示例性实施方式中，叶片可包括一对中心凸缘和至少一对具有至少一个纵向端部的侧凸缘，所述中心凸缘对由纤维预制件的中心部分提供的分离区域形成，所述侧凸缘对通过延伸纤维预制件的第一表层和第二表层形成。这种分离区域可以通过局部省略连接相邻线层(在这种情况下为纵向线)来实现，这使得纤维预制件邻近分离的部分可以展开。该特征可以使部件的纤维增强件与叶片的紧固凸缘保持连续性，从而提高可靠性和机械强度。
[0019]在示例性实施方式中，叶片可包括在前缘和后缘之间横向延伸的空气动力学轮廓，所述前缘和/或后缘通过将纤维预制件的第一表层或第二表层折叠在纤维预制件的所述第二表层或第一表层上形成。因此，可以获得形状符合要求且表面状况良好的前缘和/或后缘。此外，通过以这种方式产生前缘和/或后缘，在发生碰撞或强烈振动时，前缘和/或后缘打开的风险降低。
[0020]在示例性实施方式中，第一表层或第二表层的折叠端部可容纳在第二表层或第一表层中提供的分离区域中。因此，可以遮盖表层端部，该表层端部折叠在另一个表层内提供的分离区域中，以便在叶片的压力面和/或吸入面上获得良好的表面条件。类似地，通过以这种方式产生前缘和/或后缘，在发生碰撞或强烈振动时，前缘和/或后缘打开的风险降低。
[0021]在示例性实施方式中，叶片可包括在前缘和后缘之间横向延伸的空气动力学轮廓，所述前缘和/或后缘由添加在纤维预制件的第一表层和第二表层上的织物形成。
附图说明
[0022]本专利技术的其他特征和优点将从下面给出的参考附图的描述变得显而易见，这些附图说明了示例性实施方式，但绝不是限制性的。在图中：
[0023]图1示出了根据本专利技术实施方式的复合材料部件。
[0024]图2示出了根据本专利技术实施方式的纤维预制件的横向平面中的编织的示例。
[0025]图3是航空涡轮发动机纵向截面的高度示意图。
[0026]图4是作为航空涡轮发动机的入口导向叶片的叶片的示意图。
[0027]图5示出了图4的叶片在其一个紧固凸缘本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种纤维预制件(100)，用于形成复合材料部件(1)的纤维增强件，所述纤维增强件由基质致密化，所述纤维预制件以单件制造，并通过三维编织在与所述部件的纵向(L)相对应的方向上延伸的多条纵向线或纵向股线(c1‑
c
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)和多条横向线或横向股线(t1‑
t
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)获得，所述预制件包括第一表层(110)、第二表层(120)和将所述第一表层连接到所述第二表层的中心部分(130)，所述中心部分旨在在纵向方向形成所述部件的加强元件(4)，其特征在于，在所述预制件的横向平面中：所述第一表层的横向线或横向股线(t1‑
t8)和所述第二表层的横向线或横向股线(t9‑
t
16
)在所述中心部分任一侧的所述第一表层和所述第二表层中成对地编织，所述第一表层的至少一对第一对横向线或横向股线(t5‑
t6，t7‑
t8)的线或股线在所述中心部分分为两条单一线或股线，所述单一线或股线与所述部分中的纵向线或纵向股线分开地编织，所述第二表层的至少一对第二对横向线或横向股线(t9‑
t
10
，t
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‑
t
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)的线或股线在所述中心部分分为两个单一的线或股线，所述单一的线或股线与所述部分中的纵向线或纵向股线分开地编织，以及所述第一对的至少一条线或股线(t7、t8)和所述第二对的至少一条线或股线(t9)在所述中心部分交叉至少两次。2.根据权利要求1所述的纤维预制件，其中，存在于所述中心部分(130)中的至少一些纵向线或纵向股线(c5‑
c
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)的纤度大于存在于所述第一表层(110)和第二表层(120)中的纵向线或纵向股线(c1‑
c4、c
13
‑
c
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)的纤度。3.根据权利要求1或2所述的纤维预制件，其中，所述第一表层(110)和第二表层(120)中的每...

【专利技术属性】
技术研发人员：扬，
申请(专利权)人：赛峰集团，
类型：发明
国别省市：