由具有增强机械强度的复合材料制成的机械构件的制造方法技术

本发明专利技术涉及一种机械构件的制造方法，包括用编织机编织加固纤维层以及在心轴（11）上编织层的多次操作。每次操作包括通过沿编织机的中心轴线移动心轴（11）而编织并沉积编织层。各叠置编织层各自包括平行于心轴（11）的主方向的纵向纤维（12,12G）以及倾斜的交织纤维。至少一次操作设计成形成和沉积编织层，该编织层在构件的至少一个横截面内具有根据是否考虑围绕心轴（11）的重心（G）相同范围的一个角区域（S1）或另一个角区域（S2）而不同的纵向纤维密度。本发明专利技术适用于制造航天领域中的结构构件。

【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使用复合材料制造机械构件的方法，该机械构件诸如是用于飞机起落架撑杆的杆。
技术介绍
具体从专利文献FR 2 932 409中已知通过使用其上径向彼此叠置地编织有一层或多层碳纤维的心轴来制造这种杆。然后将该组件安装在模具内，以便在使树脂聚合(例如，通过加热树脂)之前将树脂注入由心轴承载的各层，由此构成杆的刚性坯件，该坯件可在其界面处进行精加工以便在其中形成凸耳。然后将用如图1所示的编织设备(附图标记为I)进行加固纤维层的编织。该设备主要包括沿垂直平面延伸的环2，并且环的中心轴线AX是水平的。环2承载一组卷轴3，该组卷轴3承载加固纤维，这些纤维会聚在位于轴线AX上并从环的平面偏移的区域。当编织循环开始时，标记为4的心轴沿中心轴线AX移动以穿过环2超过纤维的会聚点。同时，承载在环2上的卷轴由马达驱动的可动支承件致动，从而放出纤维以便在心轴4的外侧表面上制造加固纤维的筒。一旦心轴刚穿过环，即，一旦心轴超过纤维会聚点定位，则心轴在其整个长度上被筒(sock)覆盖。然后在心轴与环之间切割加固纤维层，且去除心轴并然后将心轴放回环后面，以便再次穿过环，从而形成径向叠置在第一层上的第二加固纤维层。因此，如图2示意性示出的那样，能够制造在其中心区域包括心轴的总体结构，该心轴形成用于在心轴整个长度上围绕心轴延伸的一个或多个编织纤维层6、7的支承件。具体地，如图3所示，编织层首先包括在轴线AX的任一侧上倾斜例如约30°的交织纤维8和9，且其次包括平行于轴线AX并通过与纵向纤维10交织的交织纤维8和9保持在位的纵向纤维10。实践中，且如图3可见，每个编织纤维层由多个子层、级或厚度组成，各子层包括以梳状布置并排定位的一系列纵向纤维10。交织纤维8、9将各子层的纵向纤维10交织在一起，从而形成连贯的整体。当编织纤维层已经施加到心轴上时，每个子层的纵向纤维10绕承载它们的心轴4均匀分布，即它们围绕心轴4规则地彼此间隔开，如图4中示意性所示。使用时，这种机械件经受相对复杂的机械负载环境，且由此经受在构件的一区域与另一区域不同的应力。对于通过编织制造的构件，该情况致使根据构件所要经受的最大应力选择沉积在心轴上的加固纤维的厚度，尽管该最大应力实际上仅对应于所考虑构件的特定区域。因此，在其多个区域，构件因此尺寸过大，因此无意义地增加构件的总重量。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出用于解决那些缺点的方案。为此，本专利技术提供一种由复合材料制成的机械构件的制造方法，该方法包括借助于编织机编织和沉积编织加固纤维层的多次操作，每次操作包括通过将心轴沿编织机的中心轴线移动而在心轴上编织和沉积加固纤维层，各编织纤维层径向地彼此叠置，每个编织纤维层具有平行于心轴的主方向延伸的纵向纤维，并还具有相对于主方向倾斜的交织纤维，该方法的特征在于，至少一次编织和沉积操作设置成形成和沉积编织件，该编织件在构件的至少一个横截面内具有根据是否考虑在所述横截面内围绕心轴的重心的第一角区域或围绕重心相同范围的第二角区域而不同的纵向纤维的密度。对于该方案，机械构件具有在其全长上延伸的整个部分内较大的厚度和在相对部分的较小厚度。本专利技术还提供如上所述的方法，包括编织和沉积编织纤维层的至少一次操作，进行至少一次操作以构成具有不同尺寸的纵向纤维的编织纤维层，且编织纤维层包括位于编织层的第一区域内的大尺寸纵向纤维和位于编织纤维的第二区域内的小尺寸纵向纤维。本专利技术还提供如上所述的方法，其中使用具有编织环的编织机，该编织环承载纵向纤维的卷轴，纵向纤维布置成每个编织纤维层由多个叠置的子层组成，每个子层包括梳状布置的一系列纵向纤维，其中环的一个区域装载有大尺寸纵向纤维的卷轴，而环的另一区域装载有小尺寸纵向纤维的卷轴，且其中承载大尺寸纤维的卷轴和承载小尺寸纤维的卷轴的比例从环的一个区域向另一区域逐渐变化。本专利技术还提供如上所述的方法，包括编织和沉积编织纤维层的至少一次操作，其中心轴定位成使其主轴线相对于编织机的中心轴线径向偏移，同时心轴沿编织机的中心轴线移动，从而编织和沉积编织纤维层，编织纤维层在更靠近编织机的中心轴线的第一区域内具有比在更远离编织机的中心轴线的第二区域内更多量的纵向纤维。本专利技术还提供如上所述的方法，其中将具有不同尺寸的纵向纤维的设置与心轴的主轴线相对于编织机的中心轴线的径向偏移相组合。附图说明图1是具有将要接纳编织纤维层的心轴的编织机的示意性立体图；图2是示出组成复合材料的现有技术杆的各层的示意性剖视图；图3是由两个子层组成的编织加固纤维的一部分的示意性立体图；图4是示出形成现有技术杆内编织层的子层形成部分的纵向纤维的示意性剖视图；图5是示出根据本专利技术第一实施方式得到的杆内编织层的子层内的纵向纤维的示意性剖视图；图6是示出根据本专利技术第二实施方式得到的杆内编织层的子层内的纵向纤维的示意性剖视图；图7是根据本专利技术的第一实施方式布置成形成具有不同尺寸纵向纤维的编织件的编织机的环的一部分的示意图8A是示出根据本专利技术第二实施方式在编织操作中进行轴向偏移的示意性侧视图；图SB是图8A的杆的横截面的示意图，示出心轴以及由心轴承载的各编织层的子层之一的纵向纤维；图9是适于根据本专利技术的方法制造的杆的第一实例的立体图；图1OA是示出根据本专利技术第二实施方式在编织操作中进行轴向偏移以便制造包括偏心式中间凸耳的杆的示意性侧视图；图1OB是图1OA的杆的第一横截面的示意图，示出其心轴以及由心轴承载的各编织层的子层之一的纵向纤维；图1OC是图1OA的杆的第二横截面的示意图，示出其心轴以及由心轴承载的各编织层的子层之一的纵向纤维；图1lA是具有偏心式中间凸耳的杆的立体图，根据本专利技术的方法可有利地制造该偏心式中间凸耳；图1lB是图1lA的杆的第一剖视图；以及图1lC是图1lA的杆的第二剖视图。具体实施例方式本专利技术所基于的理念是在心轴上形成和沉积加固纤维层，这些加固纤维层编织成各层的纵向纤维所具有的密度在心轴的一侧上大于在另一侧上。这可通过在编织层的一区域上提供尺寸比另一区域中纵向纤维尺寸更大的纵向纤维来实现，这对应于图5所示的第一实施方式。这还可通过使用尺寸全部相同的纵向纤维、但通过将它们在加固纤维层的一区域放置比另一区域更多的量来实现，这对应于图6所示的第二实施方式。为了示出密度差，图5和6由此示出具有相同角度范围的两个角区域或扇区SI和S2，两者都对中在所制成构件的心轴11横截面的重心G上并布置成彼此相对。区域SI位于构件的顶部，而区域S2位于构件的底部。在图5的构造中，区域SI和S2中的每个区域具有三条纵向纤维，然而，包括在顶部区域SI内的纵向纤维12G各自具有比包括在底部区域S2内的纵向纤维12大的截面。因此，各纵向纤维在顶部区域内的密度显著大于底部区域，因为顶部区域内的纤维具有比底部区域内的纤维截面更大的截面。在图6的构造中，纵向纤维12都具有相同尺寸，即具有相同截面，但顶部区域SI具有五条纵向纤维，而底部区域S2仅具有三条。同样在该构造中，纵向纤维的密度在扇区SI比在扇区S2大，因为顶部区域内纤维的数量比底部区域内纤维的数量大。在本专利技术的第一实施方式中，大尺寸纵向纤维12G的卷轴放置在图7中部分示出的编织机的环13的顶部，而较小尺寸纵向纤维12的卷轴放置在环的其余部分。在图7中，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】2010.08.31 FR 10569051.一种由复合材料制成的机械构件(21，22)的制造方法，所述方法包括借助于编织机编织和沉积编织加固纤维层的多次操作，每次操作包括通过将所述心轴(11)沿所述编织机的中心轴线(AX)移动而在所述心轴(11)上编织和沉积加固纤维层，各编织纤维层径向地彼此叠置，每个编织纤维层具有平行于所述心轴(11)的主方向(AP)延伸的纵向纤维(12，12G)，并还具有相对于所述主方向(AP)倾斜的交织纤维，所述方法的特征在于，至少一次编织和沉积操作设置成形成和沉积编织件，所述编织件在所述构件(21，22)的至少一个横截面内具有根据是否考虑在所述横截面内围绕所述心轴(11)的重心(G)的第一角区域(SI)或围绕所述重心(G)相同范围的第二角区域(S2)而不同的纵向纤维(12，12G)的密度。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括编织和沉积编织纤维层的至少一次操作，进行所述至少一次操作以构成具有不同尺寸的纵向纤维(12，12G)的编织纤维层，且所述编织纤维层包括位于所述编织层的第一区域(SI)内的大尺寸纵向纤维(12G)和位于所述编织纤维的第二区域(S2)内的小尺寸纵向纤维。3.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·梅森，P·邓里维，
申请(专利权)人：梅西耶布加蒂道提公司，
类型：
国别省市：