用于制造由复合材料制成的弯曲型件的方法和设备及制成的型件技术

本发明专利技术涉及一种用于实现由复合材料制成的弯曲的复合材料型件的方法和设备、以及所得到的型件（６３），其中，所述型件由至少一个沿纵向轴线延伸的复合带材（１１）制成。所述带材由至少两个单向强化纤维（４、５、６）带堆叠形成，这些单向强化纤维设置在不同方向上。所述带材铺放在具有平坦或基本平坦的应用表面（３６）的大致细长形状的模板（３４、７３）上，所述模板具有对应于期望的型件并围绕基准线延伸的特定构型，通过逐步施加所述带材并同时使其沿所述基准线变形，使得在具有非零曲率半径的部分或多个具有非零曲率半径的部分上实现所述纤维在应用平面中的逐步的扇形展开。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于实现由复合材料制成的型件的方法，该型件具有至少一个具 有非零曲率半径的第一部分的构型，该型件由沿纵向轴线延伸的至少一个复合带材制成。本专利技术还涉及一种实施该方法的设备及由复合材料制成的相应的型件。
技术介绍
在制造高强度的弯曲构件的领域中，例如在用于制造飞机机身框架的航空学领域 中，本专利技术具有特别重要的但非排他性的应用。但是本专利技术也能使用在其它需要良好的应力抵抗性的领域中，例如休闲和竞技运 动中。用于实现由复合材料制成的弯曲型件的设备和方法是已经公知的，该复合材料由 浸渍强化纤维形成，通过自动机器一根一根的铺设以获得纤维的合适方向，以便优化强度 特性。这种一根一根的铺设需要使用诸如自动纤维铺放机之类的复杂机器，并且具有与 准确性很高的需求及高成本的制造装置相关联的显著缺点。这些导致了用于低生产率的高花费投资以及在纤维定位时获得不能允许良好一 致性纤维的扇形展开的结果。
技术实现思路
本专利技术寻求提供一种方法、一种设备及型件，相比于那些已知的，其能够更好地满 足实践的需求，特别是它能够获得由复合材料制成的型件，以低成本实现了在该复合材料 中完全均勻的单向预浸渍层的铺设，而且这借助于一种带材而实现，这些带材还未变形，但 是一旦因为弯曲而伸展就将显著地增加最终产品的机械性能。为了该目的，本专利技术主要提出了一种用于实现由复合材料制成的型件的方法，该 型件具有至少一个具有非零曲率半径的第一部分的构型，该型件由沿纵向轴线延伸的至少 一个复合带材而制成；其特征在于所述带材由至少两个单向强化纤维带堆叠而成，这些单向强化纤维 的取向布置成与所述带材的纵向轴线不同并且相互之间的取向也不同，所述带预浸渍有树 脂并在特定的压力和温度下相互预压紧；通过带材的逐步施加并同时使其沿所述基准线变形，所述带材铺放在具有平坦或 基本平坦的应用表面的大致细长形状的模板上，使得在具有非零曲率半径的部分或多个具 有非零曲率半径的部分上实现纤维在应用表面中逐步的扇形展开，其中所述模板具有以对 应于期望型件并围绕基准线延伸的特定构型。该逐步的扇形展开对应于同一个带中分开两个纤维的间隔的宽度在带材的横向 方向上增加，存在于两个纤维之间的张开角度的逐步形变以均勻和规则的方式在带材的具有非零曲率半径的部分上发生。通过“基准线”表示纵向轴线所遵循的整体线，模板和因此在规划中的相应型件围 绕所述纵向轴线延伸。一方面因为利用预浸渍交叉纤维的带的堆叠组合，而另一方面因为沿着该基准线 的逐步施加，该独特的扇形展开——这被认为一旦构件固化，有利于构件的弹性——以可 重复的、可靠的方式获得，该方式可以通过自动化或半自动化模式实现。在有利的实施方式中，还以单个或组合的方式使用了下述措施中的一个和/或另 一个-所述型件包括至少一个具有非零曲率半径的第二部分；-所述第一部分和所述第二部分具有不同的曲率半径；-围绕卷筒缠绕带材，通过展开所述卷筒将带材铺放到模板上，同时通过具有与模 板相同的基准线的弓I导装置引导带材沿其纵向的运动；_将带材铺放成所述带中的至少两个带的单向纤维关于所述带材的轴线对称；-所述复合带材由三个叠加的并通过压紧而相互结合的带形成；_所述带中的每一个的平行纤维与所述带材的轴线形成角度，该角度值分别为 90° -a°、90°、90° +a° ；-各自的角度是90°-a和/或90° _b和/或90° +a和/或90° +b ；-a和 / 或b 是使得10° <a<80° ；-所述纤维由碳制成而树脂是环氧树脂；-所述模板具有凹腔，用于在将所述带材冲压到凹腔中之后并在硬化之前随之形 成补充形状的型件；-所述模板是具有矩形或梯形横截面的梁的形状，以便于在将带材的边折叠到模 板的侧向表面上之后并在硬化之前形成U形梁形状的型件；-实现至少三个连续层的所述复合带材；-在两个层之间沿纵向方向叠加和/或插入至少一个由单向复合材料制成的补充 强化带，该补充强化带的强化纤维平行于轴线而延伸。本专利技术还提出了一种实现上述方法的设备。本专利技术还提出一种用于制造由复合材料制成的型件的设备，该型件具有至少一个 具有非零曲率半径的第一部分的构型，该型件由沿纵向轴线的至少一个复合带材制成；其 特征在于，所述带材由至少两个单向强化纤维带形成，这两个带的单向强化纤维的方向设 置成与所述带材的纵向轴线的方向不同并且相互之间的方向不同，所述带预浸渍有树脂并 在特定的压力和温度下相互预压紧。该设备包括至少一个复合带材支承基部；具有平坦或基本平坦的应用表面的大致细长形状的模板，该模板具有对应于期望 的型件并围绕基准线延伸的特定构型；用于将所述带材逐步铺放到模板上的装置，包括用于抓持基部并用于使所述基部沿所述模板移动的装置；用于通过基部将所述带压到模板的应用表面上的装置；用于引导所述基部以使得所述带材沿所述基准线在应用表面上的铺放的装置，使 得在具有非零曲率半径的部分或多个具有非零曲率半径的部分上实现纤维在应用平面中 逐步的扇形展开。在有利的实施方式中，所述型件具有至少一个具有非零曲率半径的第二部分。有利地，第一部分和第二部分具有不同的曲率半径。还有利地，所述基部包括至少一个卷筒，而所述引导装置包括设置在模板的两侧 的具有与模板相同基准线的两个导轨、凸架或引导脊。在有利的实施方式中，该设备还包括用于形成复合带材的装置，该用于形成复合 带材的装置包括用于通过为每个所述带的平行纤维提供相对于待获得型件的曲率半径的 不同方向的方式而逐步将所述带一个施加在另一个上的装置、以及用于在特定压力和温度 下相互压紧以确保它们的结合的装置。有利地，所述压力是介于0. 5巴至5巴之间的绝对压力而温度介于15°C至80°C之 间，例如0. 9巴和400C ο还有利地，用于形成复合带材的装置还包括用于叠加第三带以及逐步施加所述第 三带以通过压紧而与其它带相粘合的装置，例如每个所述带的平行纤维与带材的轴线形成 角度，该角度值分别为90° -a°、90°、90° +a°。在另一有利的实施方式中，模板是有凹腔的形状，并且该设备具有将带材冲压到 凹腔中，以便于随后在硬化前形成互补形状的型件的装置。还有利地，模板是具有矩形或梯形状的横截面的梁的形状，并且该设备包括用于 将硬化前的带材的边折叠到模板的侧向表面上以便于形成U形梁形状的型件的装置。本专利技术还提出了一种根据上述方法获得的型件。本专利技术还提出了一种由复合材料制成的型件，该型件具有带非零曲率半径的第一 部分的构型，包括至少一个沿纵向轴线延伸的复合带材；其特征在于，带材由至少两个单向强化纤维带的堆叠形成，这些强化纤维的方向 设置成与带材的纵向轴线不同并且相互之间的方向不同，所述带预浸渍有树脂并在特定的 压力和温度下相互预压紧，带材根据所述构型而进行变形，并通过在带材的宽度上获得的 规则的张开角度变形而获得纤维在应用平面中的逐步的扇形展开。有利地，所述型件具有至少一个具有非零曲率半径的第二部分。还有利地，两个带中的单向纤维关于带材的轴线对称，例如关于带材的轴线具有 90° -a和90° +a的角度，a介于0°到80°之间，优选地为45°或60°。本专利技术还涉及一种由根据上述方法制成的型件中获得的飞机机身构件。附图说明通过阅读以下作为非限制性示例而在下面进行描述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于实现由复合材料制成的型件（６３）的方法，所述型件（６３）具有至少一个具有非零曲率半径的第一部分的构型，所述型件由沿纵向轴线延伸的至少一个复合带材（１１）制成；　　其特征在于，所述带材通过堆叠至少两个单向强化纤维（４、５、６）的带来形成，所述单向强化纤维布置在与所述带材的所述纵向轴线不同并且相互之间也不同的取向上，所述带预浸渍有树脂并在特定的压力和温度下相互预压紧；　　通过逐步施加所述带材并同时使该带材沿基准线变形将所述带材铺放在具有平坦或基本平坦的应用表面（３６）的、具有大致细长形状的模板（３４、７３）上，从而使得在所述具有非零曲率半径的所述部分上实现所述纤维在所述应用表面中的逐步的扇形展开，其中所述模板具有对应于期望的所述型件并围绕所述基准线延伸的特定构型。

【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：吉勒斯杜凯内，杰罗姆奥布里，
申请(专利权)人：空中客车公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]