用于制造包括平面部的复合产品的方法和装置制造方法及图纸

一种用于制造具有非圆形横截面的复合型材的方法，所述方法包括步骤：驱动一连串的具有非圆形横截面的心轴部分（1）单向运动地轴向地移动穿过一个或多个轨道卷绕站（3），所述轨道卷绕站绕一个或多个通道中的所述心轴的纵轴转动地布置；在一个或多个卷绕站中，连续地螺旋地将带卷绕至所述心轴部分或者之前的卷绕层上以形成具有包括至少一个平面的闭合横截面的薄壁型材的壁的多个层（4），所述带包括在热塑性基体材料中的一束平行的纵向延伸的纤维；以及将所述薄壁型材切割成支撑在一个或多个心轴部分上的型材部分，其中，在切割之前，将所述层与所述之前的层合并。

【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制造复合产品的方法和装置，特别是在连续工艺中制造包括平面部的复合型材的方法和装置。
技术介绍
由于具有较高的强度质量比，在基体材料中植入增强纤维的复合产品已经变得流行。对于包括平面部的产品，尤其是平面复合板，通常采用在热固性树脂或热塑性基体材料中植入织造纤维材料的多个叠加层，例如玻璃或碳纤维层。然而，纤维的交织结构限制了这些产品的平面部的密实度和平整度。此外，提出了从叠加层建立包括平面部的产品，通过在热塑性基体材料植入一束单向纤维的带(tape)的平行且邻近的延伸(UD-带)来建立这些叠加层，这些带在相邻的层中沿着不同的方向延伸。相比于由交织纤维中建立的层的产品的密实度和平整度，在各个层均由未交织的单向的平行延伸纤维建立时，这些层能够更紧密地堆积，且该堆积能够更平整。而且，可增加产品的强度和/或硬度。此外，省略了使纤维结构交织的步骤，因此降低了制造成本。当被铺设于模具中时，可以利用称作高级纤维铺放工艺，使用安装于机械臂上的纤维铺放头通过加热和加压来放置这些具有单向纤维的热塑性带并使其合并。或者，例如通过采用纤维锻造工艺或使用正常型挑选及放置单元，这些带可被铺设并被点焊而形成松散的绿色产品，该产品能够在模具(例如加热的挤压机、加热的模具、烘箱或压热器)的高温和高压下被合并。这些已知工艺的不足之处在于它们相当昂贵。具体的说，生产速率相对较低，这是因为在产品的边缘的中断-开始工艺，这些工艺是非连续的工艺。此外，这些带可导致产品的边缘磨损，从而产生废料。
技术实现思路
本专利技术的目的在于减小这些不足。此外，本专利技术提供一种在连续工艺中制造具有非圆形横截面的复合型材(composite profile)的方法和装置,其中,驱动一连串的具有非圆形横截面的心轴部分单向运动地轴向地移动穿过一个或多个卷绕站轨道，所述卷绕站绕一个或多个通道中的所述心轴的纵轴转动地布置，并且，在一个或多个卷绕站中，连续地螺旋地将带卷绕至所述心轴部分或者之前卷绕的层上以形成具有闭合的非圆形横截面的薄壁型材的壁的多个层，所述带包括在热塑性基体材料中的一束平行的纵向延伸的纤维。这样，多个带可被连续地铺放，可节省开始和停止铺设所述带的时间。同样，所述型材被卷绕成连续型材时，能够降低边缘损失。当传送(passing)完成时,型材可被横向地切割和/或纵向地切割以形成复合产品。所述心轴的非圆形横截面允许切割后的型材的纵向断面成为相关非圆形状。优选地，所述心轴部分的横截面闭合以支撑多个所述层。所述心轴的截面可例如为椭圆形、三角形、正方形、长方形或多边形。优选地，所述心轴部分的横截面包括直部(straight portion),使得形成于所述心轴部分上的型材部分包括平面部，在纵向切割型材部分后，该平面部可形成扁坯(flat blank)。例如，一连串的具有正方形横截面的心轴部分可用于生产薄壁纤维加固束(thinwalled fibre reinforced beam),该薄壁纤维加固束的壁厚为例如O. 5cm,且横截面为30cm x30cm，其可被切割成O. 5cm x30cm x200cm的平面产品。或者，具有方矩形横截面的型材可被切割成具有L-或C-形状的横截面的产品。该产品可被锻造在一起以形成例如加筋板或工字梁(I beam),或可被用作激光焊板(tailored blanks)。应当注意的是，在形成产品的工艺中，可使用未切割型材(例如闭合的型材)替代已经沿纵向方向切割的型材。除非特定规定，在本申明中所使用的横截面是指垂直于纵轴的横截面，且一般认为沿纵轴有恒定的形状和大小。当被铺设时，所述多个带可被加热并被压至所述心轴部分或所述之前的层，例如在W02006/107196中公开了适合的卷绕装置。为了承受施加的用来合并带的各个层的热和压力，优选地，所述心轴部分由钢或类似耐热耐压的材料制成。在最终通过后(例如在已经定长切割后)，该部分可与卷绕型材部分分离。所述一连串的心轴部分可包括一连串的轴向一线邻接的心轴部分。在利用切割刀切割的邻接部分和心轴部分之间的裂口的位置处，通道中的卷绕层可自还回以再次穿过卷绕站。优选地，一连串的心轴部分被推动并穿过(多个)卷绕站。在一连串中的心轴部分可为互锁设计(interlock)，且在裂口处的位置可提供有凹槽以容纳切割刀。切割刀可布置在卷绕站的下游。优选地，在切割时，切割刀布置成与移动部分一起移动。因此，在型材被切割前，多个所述带可与所述之前的层合并。通过加热和加压例如利用加热的滚筒可以实现合并。这样，多个所述带和所述之前的层固定在一起，以使得形成实心部分(solid section)。通过在切割前合并所述层，可在无完整度损失的情况下处理切割后的型材。此外，可避免辅助的加工或合并步骤。再者，可降低滞留空气(气隙)的风险。例如，带有新铺设的层的型材可被切割成型材部分且在不损失新加入的层的张力情况下处理。此外，当仅放置几层时可处理所述部分，而不具有由于压缩负载带的松弛或纤维的扣住的风险。这样在它们穿过卷绕站的路线后，便利地从连续型材中分隔出型材部分。它们也很容易地传输至卷绕站的路线的起点，在卷绕站的线的起点，所述心轴部分可被连接至一连串的心轴部分，并提供用于下一个进入生产线的半成品。优选地，后续的卷绕站提供有正向和反向的螺旋的卷绕层。当铺设所述带时，合并还允许仅局部地放置或固定附加带，而不是覆盖型材的整个圆周。例如，多个带在纵向方向上可被放置于圆周的一部分，而不是连续的卷绕层。或者，如果卷绕站装配有自动切割及重新驱动系统，附加的螺旋层可仅仅放置在纵向长度的一部分上。可提供有附加站，在所述附加站中可提供平行或垂直于型材的轴延伸的带的多个层。在型材的壁中和/或纤维的方向中的层的数目可选地随型材的长度变化，例如提供局部的加固。心轴部分可具有变化的截面，并且可例如为锥形。附图说明下面将结合图1的示意图所示出的非限制性实施例来进一步解释本专利技术。图1示出了用于制造包括平面部的复合型材的方法。具体实施例方式一连串的具有带有四个直边的闭合的矩形横截面的钢质心轴部分(steelmandrel section) I沿箭头2被轴向推动，单向运动(in a one way motion)地移动穿过在一个或多个通道中的多个卷绕站3。这些卷绕站3为轨道卷绕站(orbital windingstation),即这些卷绕站绕心轴的纵轴转动地布置。这些卷绕站被布置成连续地螺旋地将带卷绕至心轴部分的圆周或之前的卷绕层上以形成具有存在四个平面的矩形横截面的薄壁型材的壁的多个层4，所述带包括在热塑性基体材料中的一束平行的纵向延伸的纤维。螺旋卷绕是连续的，且不需要翻转(reverse)，因此不需要为了翻转而停止。当这些层4被铺设于站中，例如使用加热的压力棍将这些层4合并(consolidate)。利用与这一连串的心轴部分一起移动的移动切割刀5在邻近这些心轴部分的位置处将卷绕层4切割。这样，形成支撑在心轴部分上的型材部分。具有卷绕层的心轴部分返回并穿过这些站直至型材达到所需的壁厚。然后，从型材部分移除心轴部分1，并将型材纵向切割成4个纵向扁坯(未示出)。心轴部分可返回并再次穿过这些卷绕站。本专利技术并不限于本文中的示例性实施方式。例如被称为干的预制件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.08 NL 20048541.一种用于制造具有非圆形横截面的复合型材的方法，所述方法包括步骤 驱动一连串的具有非圆形横截面的心轴部分单向运动地轴向地移动穿过一个或多个轨道卷绕站，所述轨道卷绕站绕一个或多个通道中的所述心轴的纵轴转动地布置； 在一个或多个卷绕站中，连续地螺旋地将带卷绕至所述心轴部分或者之前的卷绕层上以形成具有包括至少一个平面的闭合横截面的薄壁型材的壁的多个层，所述带包括在热塑性基体材料中的一束平行的纵向延伸的纤维；以及 将所述薄壁型材切割成支撑在一个或多个心轴部分上的型材部分， 其中，在切割之前，将所述层与所述之前的层合并。2.根据权利要求1所述的方法，所述型材部分被纵向地切割。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：马库斯·安东尼斯·伊凤娜·克雷默斯，
申请(专利权)人：埃尔波仁国际有限公司，
类型：
国别省市：