本发明专利技术提供用于在复合组件中产生三维随机纤维定向的方法。根据本文描述的实施例，窄片被产生于单向复合纤维带并且被倾注入模具的储器，用于产生储器内的窄片的三维随机纤维定向。这些窄片的至少大多数具有至少6:1的长度对宽度的长宽比。这些窄片被加热并且被压缩以填充模具，从而产生复合组件。当窄片被推送穿过模具时，储器内窄片的三维随机纤维定向被保持，用以产生遍布所得复合组件的一致的、均匀的强度特征。
【技术实现步骤摘要】
技术介绍
通常使用热固性材料或热塑性材料制造复合组件，其可形成具有碳纤维的常规地以单向布局布置的带或板。所得单向带可被切割为更小的块或片，这些块或片是典型的正方形或近似正方形。这些片被放置在模具储器中，在其中施加热以及压力以将片压入所有的模腔。所得组件一旦被塑化即从模具移出。根据片被推至遍布模具时片的布置，常规的压模具制技术可产生所得组件的非期望的强度变化。随着在模具储器中这些片被沉积，它们趋于堆叠起使得片的最大平面贴合另一个地放在另一个之上，类似于当将书投放入在平面上一摞时，书将堆叠在另一本之上。这种通用的堆叠现象可参考层压堆叠。尽管最终这些片基本保持堆叠，当片的层压堆被推送遍布模具时，这些堆的定向可能改变。当经受穿越厚度方向(或者Z-向，如果片被定向在χ-y平面)的扭转负荷时，由于相对地没有纤维定向在穿越厚度方向，这些片被倾斜以分离或分层。产生的层压堆叠定向被推送经过组件模具，其为最后组件中潜在的薄弱区域。本公开在此给出关于以上以及其他方面的考虑。
技术实现思路
应当意识到，提供
技术实现思路
以简化形式介绍方案选择，在以下的具体实施方式中进一步描述该方案选择。此
技术实现思路
并非试图用以限定要求保护的主题的范围。提供用于在复合组件中产生三维随机纤维定向的方法。根据本文所提供的公开的一方面，该方法包括将单向复合纤维带倾注入模具储器。至少大多数的窄片具有6:1或更高的长宽比。在储器内加热并且压缩窄片以推送这些窄片遍布模具，用以产生期望的复合组件。根据另一方面，在复合组件中产生三维随机纤维定向的方法可包括将单向热塑带变换为一些窄片。至少大多数窄片具有最低6:1的长宽比。这些窄片被倾注入模具储器，因此窄片的定向包括三维随机纤维定向。在储器内加热并且压缩窄片以填充储器，用以产生具有三维随机纤维定向的复合组件。根据又一方面，在复合组件中产生三维随机纤维定向的方法可包括将单向热塑带纵切为一些窄带条。这些窄带条被切割以产生一些具有最低6:1长宽比的窄片。这些窄片被倾注入模具储器，被加热并且被压缩以填充模具，用以产生复合组件。在本公开的各种实施例中可独立地实现论述的特性、功能以及优点，或者这些特性、功能以及优点可被组合进另外的实施例，参考以下说明书和附图可得到其进一步的细节。附图说明图1A是常规复合纤维带的顶视图的示例；图1B是从复合纤维带切割的常规的片的顶视图的示例；图2是常规压模具制系统的横截面视图，其示出在模具储器内的常规片的层压堆置;图3是根据各种本文给出的实施例将常规的片变换为一些窄片的顶视图；图4是压模具制系统的横截面视图，其示出根据本文给出的各种实施例在模具储器内的窄片的三维随机纤维定向；图5是窄片产生机械的前视图，根据本文给出的一个实施例，其包括具有一个或多个刀片的混合设备和用于将复合纤维带或常规片纵切以及切割为窄片的处理；图6是工艺流程图，根据本文给出的各种实施例图示用于在复合组件中产生三维随机纤维定向的；图7是工艺流程图，根据本文给出的各种实施例图示用于将复合纤维带变换为窄片；以及图8工艺流程图，根据本文给出的各种实施例图示用于将复合纤维带变换为窄片的可选方法。具体实施例方式下文中具体的描述是针对用于在复合组件中产生三维随机纤维定向的方法。如以上简要论述，常规的复合组件使用压模具制技术制作通常包括不期望的已被推送经过模具的复合片的层压堆叠区域。所得的组件可包括对应于带有基本层压堆叠的模具内区域的稀薄区域，特别是在使用复合组件期间，当这些区域经受剪切力或拉伸力时。利用本文描述的概念，以产生遍布组件一致的、三维随机纤维定向的复合纤维的方式制造复合组件。这样做可以提高复合组件的强度，并且最为重要地，组件的强度可以是遍布组件一致的以及可预测的并且使用相同的技术和纤维制造所有其他的组件。如以下将具体描述，利用使复合纤维材料成形为具有最低6:1长宽比的窄片可实现三维随机性。当这些窄片被倾注入模具储器用以压模具制时，这些相对窄的片不会倾向层压堆叠。随着窄片被压缩并且被推送经过模具，遍布模具保持随机片的定向。在下文具体描述中，参考组成本文的一部分并且被以图示、特定的实施例或例示方式示出的附图。现在参考这些附图，其中贯穿几个图相同的数字代表相同的单元，将描述在复合组件中三维随机纤维定向的产生。转到图1A，复合纤维带102的顶视图被示出。如之前所提到的，热塑材料可形成复合纤维带102，其可由按单向布局或单向定位布置的碳纤维组成。如虚线所示，复合纤维带可被切割为多于一个片104。应当意识到，图1A中示出的复合纤维带102描绘了有限数量的片104仅出于图示目的。片104常规地可被切割为多于一个近似正方形，或者具有长到宽的大约1:1的长宽比，如果长宽比不是1: 1，片104的长宽比通常小于2:1或其他的任意“低长宽比”值，以生产相对于片的长度基本地宽片。在图1B中示出的片104的近视图以图示纤维106的单向布局。纤维106和关联的树脂可以包括合适的热塑材料，包括但不限于PEKK、PE1、PEEK、PPE以及PPS。如图中所视，纤维106可被定向为基本平行于其他片，以产生复合纤维带102以及相应的片104的单向布局。图2示出常规压模具制系统200利用复合纤维带102的一些片104的横截面视图。该常规的压模具制系统200包括具有任意数量组件腔的模具202。根据在模具202产生的期望的组件，这些组件腔204被成型以及排列。模具202可包括任意数量的通道并且依次供给各组件腔204。当施加热以熔化复合材料时，压头208用于压制片104遍布通道以填充组件腔204。在压缩之前，模具202的储器206被填充以与产生于压模具制过程期间的所得组件的块的大约等量的片104。如以上描述以及图2所视，常规的技术问题在于层压堆叠210现象，在片104具有常规的低长宽比维度特征时，此现象是普遍的。随着片104被倾注入或被放入储器206，片104趋于相对平整的靠在其他片上以产生层压堆叠210。片104的层压堆叠210导致片104以及相应的纤维106大体上地二维定向。当对片104施加热和压力时，片104的层压堆叠210的布局可被推送遍布模具202的组件腔204。随着围绕通道的弯管压制片104，上述加热和压缩过程可弯曲或改变104或一堆片104的平面定向。但是，层压堆叠210可继续存在于模具202的一个或多个区域中。如果经受修剪或张紧用以拉开片或将片堆分层的力，在组件腔204内的层压堆叠210可产生组件的潜在的稀薄区域212。应再次注意图2已经被显著简化，用于图示片104的层压堆叠210以及所得的稀薄区域212的例子。转至图3，其将描述本公开的一个实施例。为避免片104的层压堆叠210，本文描述的概念通过窄片产生技术302将片104或相应的复合纤维带102变换为窄带304。窄片产生技术302的实施例将在有关图5的下文被描述。如以下更详细地描述，当窄片304被倾注入模具202的储器206时，窄片304具有提供期望的长宽比310的长度306以及宽度308，其将最终提供窄片304的三维随机纤维定向。期望的长宽比310可基本大于常规片104关联的的长宽比。如以上描述，常规长宽比可大约是1:1到4:1。根据各种实施例，期望的长宽比可为6:1或更高。换言之，根据一个本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种在复合组件中产生三维随机纤维定向的方法，其包括：将单向复合纤维带102的多个窄片304倾注702入模具储器206，其中所述多个窄片304中的每一个被拆分为相邻的窄片304并且其中所述多个窄片304的至少大多数具有至少6:1的长宽比；在所述模具储器206内加热706所述多个窄片304；以及在所述模具储器206内压缩706所述多个窄片304穿过所述模具储器206以产生所述复合组件。
【技术特征摘要】
2012.01.23 US 13/356,1321.一种在复合组件中产生三维随机纤维定向的方法，其包括: 将单向复合纤维带102的多个窄片304倾注702入模具储器206，其中所述多个窄片304中的每一个被拆分为相邻的窄片304并且其中所述多个窄片304的至少大多数具有至少6:1的长宽比； 在所述模具储器206内加热706所述多个窄片304 ;以及 在所述模具储器206内压缩706所述多个窄片304穿过所述模具储器206以产生所述复合组件。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述单向复合纤维带102包括单向热塑带，所述方法进一步包括: 将所述单向热塑带切割802为具有小于6:1长宽比的多个片104 ;以及 沿纤维的轴断裂804所述多个片104以产生所述多个窄片304。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述沿纤维104的轴断裂所述多个片104以产生所述多个窄片304包括: 在具有多个刀片504的混合设备502中混合804所述多个片104，直至所述多个片104的大多数包括所述至少6:1的长宽比以产生所述多个窄片304。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述单向复合纤维带102包括单向热塑带，所述方法进一步包括: 将所述单向热塑带纵切902为多个窄带条602 ;以及 将所述多个窄带条602切割904为具有大约等同维度属性的所述多个窄片304。5.根据权利要求1所述的方法，所述单向复合纤维带102包括单向热塑带，所述方法进一步包括: 将所述单向热塑带纵切902为多个窄带条602 ;以及 将所述多个窄带条602切割904为具有多个维度属性的所述多个窄片304。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述长宽比基本地包括8:1。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述多个窄片304包括大约1/2英寸长度和1/16英寸宽度的多于一个窄片。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在所述模具...
【专利技术属性】
技术研发人员：E·M·小费希尔，D·L·科德，B·A·卡特，G·D·哈丁，J·P·瑟伯，D·E·贝利，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：
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