用于生产复合材料零件、特别是涡轮机叶片的编织纤维预制件制造技术

公开了一种通过三维编织获得的单件纤维预制件(100)，该预制件包括第一表皮(110)、第二表皮(120)和连接各表皮的纵向加强部分(130)，该部分沿纵向方向(L)形成加强元件。预制件具有在两个端部部分之间沿纵向方向(L)的中间部分。纵向加强部分在中间部分包括多个纵向非编织纵向线(c5‑

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生产复合材料零件、特别是涡轮机叶片的编织纤维预制件


[0001]本专利技术涉及复合材料零件的总体领域。更确切地，本专利技术涉及一种用于形成加强复合材料零件的纤维预制件。

技术介绍

[0002]以已知方式，通过生产纤维预制件并通过基质使该预制件致密化可以获得复合材料零件。根据所设想的应用，预制件可以由玻璃、碳或陶瓷纤维制成，而基体可以由有机材料(聚合物)、碳或陶瓷制成。
[0003]对于形状相对复杂的零件，已知通过三维(3D)或多层编织生产成单件的纤维结构或坯件，并对纤维结构进行整形以获得具有接近待制造零件形状的纤维预制件。
[0004]在复合材料涡轮机叶片的制造领域，一直在寻求在提升叶片的机械强度的同时降低其质量。即使目前能够用纤维预制件织物将中空复合材料叶片制造成单件，也始终必须提高其刚度，特别是当叶片是入口或出口引导叶片(IGV或OGV)时。
[0005]因此，始终需要一种使得能够获得既减少质量又提高刚度的复合材料零件的单件纤维预制件。

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，该纤维预制件旨在形成复合材料零件的纤维增强件，其中纤维增强件由基体致密化，该纤维预制件被制成单件，并通过沿零件的第一方向延伸的第一多条线或股与沿零件的垂直于第一方向的第二方向延伸的第二多条线或股的三维编织而获得，该预制件包括第一表皮、第二表皮和将第一表皮连接到第二表皮的加强部分，该加强部分旨在沿第一方向或第二方向形成零件的加强元件，其特征在于，该预制件具有在两个端部部分之间至少沿第一方向或第二方向延伸的中间部分，其中，加强部分在中间部分中包括至少沿第一方向或第二方向延伸的多条非编织线或股，并且这些线或股被来自第一表皮的多条第一线或股和来自第二表皮的多条第二线或股固定在一起，并且其中，在端部部分中使用线或股来编织纵向加强部分的线或股。
[0007]本文中，“三维编织”、“3D编织”和“多层编织”应指一种至少一些经线(或纵向线)在多个纬线层上连接纬线(或横向线)的编织方法。可以在提花织机上以本身已知的方式生产这样的编织。
[0008]根据本专利技术的预制件的特征在于，其具有在至少一个方向具有提高刚度的加强部分。非编织线的存在提供刚度，这些非编织线由沿垂直方向延伸的线固定以便在预制件中保持平直。此外，在端部部分中编织非编织线，这使它们在预制件中保持绷紧。这样的预成型也能使复合材料零件更轻，同时在预先确定的方向增加其刚度。
[0009]在一个示例性实施例中，第一线或股可以编织在第一表皮的表面处，第二线或股编织在第二表皮的表面，并且在中间部分的沿第二方向的每个平面中，第一线或股和第二
线或股在加强部分的任一侧交叉两次。
[0010]在一个示例性实施例中，第一线或股和第二线或股可以同时编织在第一表皮和第二表皮的表面处，并且在中间部分的沿第二方向的每个平面中，第一线或股和第二线或股可以在加强部分中交叉一次。
[0011]在一个示例性实施例中，存在于加强部分中的非编织线或股中的至少一些的滴度可以大于存在于第一表皮和第二表皮中的线或股的滴度。该特征使得能够增加加强元件的刚度，加强元件将在致密化预制件时由加强部分形成以形成复合材料零件。例如，表皮中的线或股的滴度可以小于或等于24k，而加强部分中的非编织线或股的滴度可以大于或等于96k。
[0012]在一个示例性实施例中，第一表皮或第二表皮可以在加强部分的相对侧上具有在表面处的二维编织。
[0013]在一个示例性实施例中，第一多条线或股的线或股可以是经线或股，而第二多条线或股的线或股可以是纬线或股。
[0014]在一个示例性实施例中，在至少一个端部部分的横向平面内：
‑
第一表皮和第二表皮的线或股在加强部分的任一侧上成对编织在第一表皮和第二表皮中，
‑
第一表皮的第二多条线或股的至少第一对线或股的线或股在第一多条线或股的加强部分处分离为两个单元线或股，用第一多条线或股的线或股在所述部分中单独编织所述单元线或股，
‑
第二表皮的第二多条线或股的至少一个第二对线或股的线或股在加强部分处分离为两个单元线或股，所述单元线或股在所述部分中与第一多条线或股的线或股单独地编织，以及
‑
第一对中的至少一条线或股和第二对中的至少一条线或股在加强部分中至少交叉两次。
[0015]在端部部分中，加强部分因此可以由第二多条线或股的多对线或股形成，这些线或股被分割(分离)为单元线或股，然后将它们与添加在纵向加强部分处的第一多条线或股的线或股分别编织。通过这种基于分割对的编织模式，加强部分由此通过编织连接到表皮，这确保了组件的良好稳定性。此外，并不必须为了编织加强部分的第一多条线或股的线或股而插入额外的第二多条线或股的线或股，这简化了预制件的编织。来自第一表皮和第二表皮的第一多条线或股的交叉使得能确保与纵向加强部分的通过编织表皮的连接，同时增加组件的机械强度。
[0016]本专利技术的另一目标是一种复合材料零件，其中纤维状增强物由基体致密化，基体包括诸如上述纤维增强件的纤维预制件，该零件具有由纤维预制件的第一表皮和第二表皮形成的第一壁和第二壁，其间延伸由所述预制件的加强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零件上的力。
[0017]这样的零件可以是用于飞行器起落架的增强杆。
[0018]这样的零件可以形成航空涡轮机叶片，第一壁和第二壁分别对应于叶片的压力面和吸引面，预制件的端部部分形成叶片的紧固凸缘。
[0019]该叶片尤其可以构成航空涡轮机的入口或出口引导叶片。根据本专利技术的纤维预制
件的使用对该应用有利，因为这种叶片在发动机的核心和外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，叶片可以中空并包括在加强元件的任一侧上纵向延伸的两个腔体，从而与实心叶片相比减少了质量。
[0020]在一个示例性实施例中，叶片可以包括成对中心凸缘和至少一对带有至少一个纵向端部的侧向凸缘，该对中心凸缘由纤维预制件的加强部分中设置的分离部形成，而该对侧向凸缘通过延伸纤维预制件的第一表皮和第二表皮而形成。
[0021]替代地，这对中心凸缘可以通过在分离这对中心凸缘的凸缘后重新编织加强部分的第一多条线或股来形成。
附图说明
[0022][图1]图1示出了根据本专利技术实施例的复合材料零件。
[0023][图2]图2示出了根据本专利技术实施例的在纤维预制件的中间部分中的横向平面中的编织的示例。
[0024][图3]图3示出了图2的编织的替代实施例。
[0025][图4]图4示出了根据本专利技术实施例的在纤维预制件的端部部分中的横向平面中的编织的示例。
[0026][图5]图5是航空涡轮机的高度示意性的纵向剖视图。
[0027][图6]图6是根据本专利技术实施例的航空涡轮机的外引导叶片的示意图。
[0028][图7]图7示出了图6的本文档来自技高网...

【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)，所述纤维预制件旨在形成复合材料零件(1)的纤维增强件，其中所述纤维增强件由基体致密化，所述纤维预制件被制成单件，并通过沿所述零件的第一方向(L)延伸的第一多条线或股(c1‑
c
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)与沿所述零件的垂直于所述第一方向的第二方向(T)延伸的第二多条线或股(t1‑
t
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)的三维编织而获得，所述预制件包括第一表皮(110)、第二表皮(120)和将第一表皮连接到第二表皮的加强部分(130)，所述加强部分旨在沿第一方向或第二方向形成所述零件的加强元件(4)，其特征在于，所述预制件具有在两个端部部分(6)之间至少沿第一方向或第二方向延伸的中间部分(5)，其中，所述加强部分(130)在所述中间部分中包括至少沿第一方向或第二方向延伸的多条非编织线或股(c5‑
c
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)，并且这些线或股被来自所述第一表皮(110)的多条第一线或股(t4)和来自所述第二表皮(120)的多条第二线或股(t5)保持在一起，并且其中，在所述端部部分中使用线或股来编织所述加强部分的线或股。2.如权利要求1所述的纤维预制件，其特征在于，所述第一线或股(t4)编织在所述第一表皮(110)的表面处，所述第二线或股(t5)编织在所述第二表皮(120)的表面处，并且在所述中间部分的沿第二方向的每个平面中，所述第一线或股(t4)和所述第二线或股(t5)在所述加强部分(130)的任一侧交叉两次。3.如权利要求1所述的纤维预制件，其特征在于，所述第一线或股(t4)和所述第二线或股(t5)可以编织在所述第一表皮(110)和所述第二表皮(120)两者的表面处，并且在所述中间部分的沿...

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