拐角装配预型件及其形成方法技术

本发明专利技术公开了一种拐角装配预型件(100)和一种形成拐角装配预型件的方法，该方法包括将基底(10)或母料与自基底(10)延伸出的一个或多个凸缘或腿(20)整体方式织造的步骤。平织预型件包括位于腿或凸缘(20)内的特别设计区域，其具有未织造的连续经向纱线。未织造区域(28)提供了铰链，其允许预型件的凸缘(20)围绕拐角折叠。在折叠之后，将过多的未织造经向纱线拉回穿过腿或凸缘的织造部分，以形成具有围绕拐角的连续经向纱线的预型件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术公开了一种拐角装配预型件(100)和一种形成拐角装配预型件的方法，该方法包括将基底(10)或母料与自基底(10)延伸出的一个或多个凸缘或腿(20)整体方式织造的步骤。平织预型件包括位于腿或凸缘(20)内的特别设计区域，其具有未织造的连续经向纱线。未织造区域(28)提供了铰链，其允许预型件的凸缘(20)围绕拐角折叠。在折叠之后，将过多的未织造经向纱线拉回穿过腿或凸缘的织造部分，以形成具有围绕拐角的连续经向纱线的预型件。【专利说明】参考引用文中针对任意产品所提及的所有专利、专利申请、文档、引文、厂家使用说明、说明书、产品技术规格、以及产品图表，在此以引用的方式并入本文，并且可以在本专利技术的实践中采用。
本专利技术总体涉及织造预型件，特别涉及在增强复合材料中使用的织造预型件。更具体地，本专利技术涉及拐角装配预型件，其能够成型为弯曲形状或带有角度的形状，在其拐角处具有连续的纤维增强。
技术介绍
当前，广泛使用增强复合材料来生产结构组件，特别在利用结构组件重量轻、强度高、坚韧、耐热、以及适于形成及成形的这些期望特性能够获益的应用中。这些组件用在例如航空、航天、卫星、高性能娱乐产品、以及其他应用中。通常这种组件由嵌置在基质材料中的增强材料组成。增强组件可以由例如玻璃、碳、陶瓷、芳族聚酰胺、聚酯和/或其他材料制成，这些材料表现出期望的物理性能、热性能、化学性能和/或其他性能，其中首要性能是高强度，以抵抗应力破坏。通过使用这种增强材料(其最终成为成品组件的构成部件)，将增强材料的期望特性(如极高的强度)赋予成品复合组件。典型的组分增强材料可以通过机织、针织成为期望的结构和形状，或者使其取向成为期望结构和形状，用于增强预型件。通常会特别注意保证所选组分增强材料的性能能够得到最佳利用。通常将这种增强预型件与基质材料结合，从而，形成期望的成品组件，或者制成备料(working stock)用于最终制成成品组件。在构造出期望的增强预型件之后，可以引入基质材料并使其进入预型件中，从而，典型地，增强预型件被包在基质材料中，以及，基质材料充满增强预型件构成部件之间的空隙区域。基质材料可以是广泛多样材料中的任意材料，例如环氧树脂、聚酯、乙烯基酯、陶瓷、碳和/或其他材料，这些材料也表现出期望的物理性能、热性能、化学性能和/或其他性能。选择用作基质的材料可以与增强预型件的材料相同，也可以与之不同，并且，可以具有或者不具有相当的物理性能、化学性能、热性能或其他性能。然而，典型地，用作基质的材料与增强预型件的材料不是相同的材料，或者也不具有相当的物理性能、化学性能、热性能或其他性能，这是因为，在使用复合材料时通常首要目的是在成品中获得性能的组合，而这种性能组合无法通过单独使用一种组分材料获得。这样组合后，然后，可以通过热固或其他已知方法，使增强预型件和基质材料在相同操作中固化和稳定化，然后进行生产期望组件的其他操作。在这一点上应当注意到，在这样固化之后，基质材料中的硬化团块通常非常牢固地粘附于增强材料(例如，增强预型件)。结果，特别地，经由成品组件中位于纤维之间作为粘合剂的基质材料，成品组件上的应力可以有效地传递至增强预型件的组分材料，并由其承受。增强预型件中的断裂或不连续会限制预型件传递和承受成品组件上所施加应力的能力。通常，期望生产出的组件结构不是简单几何形状，例如板状、片状、长方体或者立方体等简单几何形状。做到这一点的一种方法是，将这些基本几何形状组合成期望的更复杂的形式。通过将如上述方式制成的增强预型件相对彼此以一定角度(通常为直角)结合，形成一种这样的典型组合。经结合增强预型件采用这种角形布置的通常目的是产生期望形状，以形成包括一个或多个端壁或者例如“T”形交叉的增强预型件，或者，以加固所得到的增强预型件与复合结构的组合，在暴露于外力例如压力或张力时，这种加固能够抵抗此时产生的偏斜或失效。不管怎样，相关的考虑是使构成组件之间的各结合处尽可能牢固。增强预型件组分本身具有期望的极高强度时，结合处的薄弱实际上成为结构“链”中的“薄弱环节”。美国专利N0.6，103, 337中提出了交叉构造的示例，其披露内容在此以引用方式并入本文。该篇文献提出了将两个增强板结合到一起成为T形的有效措施。这能够通过将第一增强板与贴靠第一板放置的第二增强板相结合来实现。为了形成这种结合，过去已经提出了多种其他建议方式。有的建议彼此独立地形成并固化板件和角形加劲件(angled stiffening element),角形加劲件具有单个的板接触面，或者在一端分叉为两部分，以形成两个分开且共面的板接触面。然后，使用热固性粘合剂或其他粘合剂材料，通过粘附方式粘接，使加劲件的一个或多个板接触面与其他组件的接触面相结合，从而将两个部件连接起来。然而，当张力施加于复合结构的固化板或表皮时，由于连接的有效强度是粘合剂的有效强度而非基质材料或增强材料的有效强度，很低的负荷就会导致“剥离”力，此“剥离”力使加劲件与板件在其界面处分离。在这些组件的界面处无法使用金属螺钉或铆钉，因为这种附加物会至少局部破坏并弱化复合结构体自身的完整性，增加了重量，并且导致这些部件与周围材料之间存在热膨胀系数差异。解决这一问题的其他方法基于这样的概念:通过使用例如将一种组件缝合到另一种组件上的方法，引入高强度纤维穿过结合区域；以及，依赖于缝合线，来引入这种增强纤维，使其进入并且穿过结合部位。美国专利N0.4，331，495及其方法分案美国专利N0.4，256，790示出了这种方法。这些专利披露的结合点位于第一复合板与第二复合板(其由利用粘合剂粘合的纤维层制成)之间。按现有技术方式，使第一板在一端分叉，从而形成两个分开且共面的板接触面，用未固化的挠性复合线穿过两板进行缝合，使第一板的板接触面与第二板相结合。然后，使板和线同时固化或“共固化”。美国专利N0.5，429，853中提出了改进结合强度的另一方法。尽管现有技术努力改进增强复合材料的结构整体性并取得了成功，特别是在美国专利N0.6，103，337中，然而，仍然希望对其进行改进，或者，通过使用不同于粘合剂或机械联接的其他方法来解决该问题。考虑到这一点，一种方法是可以通过专用机器来生产织造三维(“3D”)结构体。然而，所涉及的花费相当可观，而且，特别需要针对生产单种结构体提供织机。不考虑这一事实的话，仍然期望获得可以加工成纤维增强复合组件的3D预型件，这是因为相对于常规的二维层合复合件，3D预型件提供了增强的强度。在要求复合件承载面外负荷的应用中，这些预型件尤其有用。然而，以上所讨论的现有技术预型件，其承受高面外负荷的能力、在自动织机加工中织造的能力、以及在一些情况下改变预型件各部分厚度的能力有限。另一方法是织造二维(“2D”)结构体并将其折叠成3D形状。将2D预型件折叠成3D形状的早期尝试通常导致折叠预型件后有部分区域扭曲。因为织造纤维长度与预型件折叠后的纤维应有长度不同，出现此扭曲。在织造纤维长度过短的区域中，这会导致浅凹和波纹，以及，在纤维长度过长的区域中，导致膨起。美国专利N0.6，874，543中披露了一种3D预型件织纹结构的示例，其中，在预型件的折叠区域中这种织纹结构会引起波纹或线圈，该专利的全部内容在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种拐角装配预型件，其包括：两层或更多层经向纱线或纤维，其与一层或多层纬向纱线或纤维交织；基层，其包括交织的经向纱线和纬向纱线；以及一个或多个凸缘或腿，其从所述基层延伸而出，其中，所述一个或多个凸缘或腿与所述基层整体方式织造，其中，所述一个或多个凸缘或腿围绕拐角折叠，以及其中，所述一个或多个凸缘或腿具有围绕所述拐角的连续经向纱线增强。

【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：乔纳森·戈林，迈克尔·麦克莱恩，
申请(专利权)人：阿尔巴尼复合物工程股份有限公司，
类型：
国别省市：