具有一体式离轴加强件的织造预制件制造技术

一种在两个或更多个方向上具有由织造织物构造的加强件的一体式织造预制件，所述织造织物具有第一、第二和任选第三织造织物层。多根纱线在第一和第二织物层之间的区域上交织，使得第一织物层可相对于第二织物层折叠。还有多根纱线在第二和第三织物层之间的区域上交织，使得第三织物层可相对于第二织物层折叠。折叠织造织物层后形成在两个或更多个方向上具有加强件的一体式织造三维预制件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般性地涉及织造预制件，具体而言，涉及用于强化复合材料中的织造预制件，所述织造预制件可以被织造成平的并折叠成其最终形状，所述最终形状在两个或更多个方向上得到强化。通过引用并入关于本文中所提及的任何产品的所有专利、专利申请、文件、参考文献、制造说明书、描述、产品规格和产品表均通过引用并入本文中，并可用在本专利技术的实施中。现有技术描述如今，使用强化复合材料制造结构部件已非常普遍，特别是在其中寻求的期望特征是重量轻、强、韧、耐热、自支承并适于形成和成形的应用中。这样的部件被用于例如航空、宇航、人造卫星、娱乐(如赛艇和赛车中)及其他应用中。通常，这样的部件由包埋在基体材料中的强化材料组成。强化部件可由材料如玻璃、碳、陶瓷、芳族聚酰胺、聚乙烯和/或具有所需物理、热学、化学和/或其他性质的其他材料制造，在所述性质中，最主要的是高的抗应力破坏强度。通过使用这种最终变为成品部件的构成元件的强化材料，成品复合材料部件被赋予所需的强化材料特征如非常高的强度。构成的强化材料通常可由编织、针织或以其他方式取向成强化预制件所需的构造和形状。通常，特别要注意确保所选定的构成强化材料的性能的最佳利用。通常将这种强化预制件与基体材料进行组合，从而形成所需的成品部件或制造用于最终生产成品部件的工作原料。在已经构造了所需的强化预制件后，可以将基体材料引向并引入预制件中，使得通常强化预制件变得埋嵌在基体材料中，并且基体材料填充强化预制件的构成元件之间的间隙区域。基体材料可以是广泛种类的材料中的任何材料，例如环氧树脂、聚酯、双马来酰亚胺、乙烯基酯、陶瓷、碳和/或同样具有所需的物理、热学、化学和/或其他性质的其他材料。选择用作基体的材料可以与强化预制件的材料相同或不同，并且可以具有类似或不相类似的物理、化学、热学或其他性质。但通常，其与强化预制件不是相同的材料，或不具有类似的物理、化学、热学或其他性质，因为使用复合材料所寻求的常见目的首先是使成品获得组合性能，而这种组合性能不能通过单独使用一种构成材料来获得。组合在一起后，强化预制件和基体材料就可通过热固或其他已知方法以相同的操作硬化和稳定化，然后为了制造所需部件而进行其他操作。在这一点要特别注意的是，在如此硬化之后，基体材料的固化的主体通常很牢固地粘结于强化材料(例如强化预制件)。因此，成品部件上的应力、特别是通过其作为纤维之间的粘合剂的基体材料而作用在成品部件上的应力可被有效地传递至强化预制件的构成材料并由强化预制件的构成材料来承受。常常需要制造构造不是这类简单的几何形状如(就其本身而论)板状、片状、矩形或方形固体等的部件。一种做法是将这类基础几何形状组合成所需的更复杂的形式。一种这样的典型组合通过以相对于彼此成一定角度(通常是直角)接合如上所述制得的强化预制件做到。接合的强化预制件的这种角形布置的通常目的是产生所需的形状以形成包括例如一个或更多个端壁或“T”形交叉的强化预制件，或加强所产生的强化预制件的组合及其制备的复合材料结构在暴露于外力如压力或张力时的抗挠曲性或抗破坏性。在任何情况下，相关的考虑是使组成部件间的各接合部尽可能地坚固。假定强化预制件构件本身具有所需的非常高的强度，则弱接合部事实上就成为结构“链”中的“薄弱环节”。美国专利6，103，337中给出了交叉构造的一个实例，该专利的公开内容通过引用并入本文中。该参考文献给出了一种将两块强化板一起接合为T-形的有效措施。过去已提出多种其他方案来制作这样的接合部。已提出彼此独立地形成和硬化面板元件和成角的加固元件，后者具有单个面板接触表面或在一端分叉形成两个发散的共面面板接触表面。然后使用热固性粘合剂或其他粘合剂材料将加固元件的一个或更多个面板接触表面以粘合剂方式与另一部件的接触表面粘结而使两个部件接合。然而，当向复合材料结构的硬化面板或蒙皮施加张力时，由于接合处的有效强度是基体材料的而非粘合剂的，所以在不可接受的低值下的载荷就导致了使得加固元件与面板在它们的界面处分离 “剥离”力。在这类部件的界面处使用金属螺栓或铆钉是不可接受的，这是因为这种附加物至少部分地破坏和削弱复合材料结构自身的完整性、增加重量并使这类元件和周围材料之间的热膨胀系数产生差异。解决这个问题的其他方法是基于这样的理念通过采用将部件之一缝合到另一个部件并依靠缝合线将这种高强度纤维引入和穿过接合部位的这种方法而引入跨接合区域的强化纤维。美国专利4，331，495及其分案美国专利4，256，790中披露了这样一种方法。 这些专利公开了在第一和第二复合材料面板之间由粘合剂粘合的纤维复合层制成接合部。 第一面板以现有技术的方式在一端分叉从而形成两个发散的、共面的面板接触表面，通过将未硬化的柔性复合材料线缝合穿过两个面板而将它们接合到第二面板。然后使面板和线 “共同硬化”，即同时硬化。改进接合强度的另一方法见述于美国专利5，429，853。但是该方法与前述方法相似，这是因为独立构造的不同元件通过在两者之间缝合第三纱线或纤维而接合在一起。无论使用哪种方法，所得到的结构在各个件之间的界面处均将具有较弱的接合，并且需要大量的接触工作来裁切和整理各个复合层。虽然现有技术已寻求改进强化复合材料的结构完整性并已取得成功，特别是在美国专利6，103，337的情况下，但仍需要通过不同于使用粘合剂或机械联接的方法对其进行改进或解决所述问题。在这点上，一种方法可以是通过专用的机器创建三维(“3D”)织造结构。但涉及的费用相当高且很少希望织机专用于创建单一结构。尽管存在这一事实，但可被加工成纤维强化复合材料部件的3D预制件是需要的，因为其强度比常规的二维层压复合材料高。这些预制件在要求复合材料承载面外载荷的应用中特别有用。然而，上面讨论的现有技术预制件在其承受高面外载荷、在自动化织机工艺中织造及提供预制件的部分以不同厚度的能力方面受限。另一方法是织造二维(“2D”)结构并将其折叠成3D形状以便面板一体式地被加固，即纱线在平面基底或面板部分和加强件之间连续地交织。美国专利6，874，543中公开了折叠成3D形状的2D织造结构的一个实例，该专利的全部内容通过引用并入本文中。具有特定结构形状如“T”、“I”、“H”或“ π ”截面的纤维预制件可在常规的有梭织机上织造，若干现有专利描述了织造这类结构的方法(例如美国专利6，446，675和美国专利6，712，099)。 构造加固面板的另一方法见述于美国专利6，019，138，该专利的全部内容通过引用并入本文中，该专利公开了一种用于制造在经向和纬向二者上均具有增强加强件的加固面板的方法。如所公开的，该方法通过反复织造或简单地将凸起处织造进预制件的面板部分中而在两个方向上取得了强化。然而，在所有现有技术中，预制件均构造为使加强件取向为0度或 +/-90 度。
技术实现思路
因此，需要在两个或更多个方向上提供强化的一体式织造预制件，所述预制件可在使用常规织机的一种工艺中织造而不经任何特别改动。具体而言，需要具有离轴加强件的一体式织造预制件，其中所述加强件以除了 0和+/-90度之外的方向或角度取向，或者所述离轴加强件与以0和+/-90度方向取向的加强件组合地形成。本专利技术通过一体式织造蒙皮和加强件使得跨至少一些界面处有连续的纤维而消除了现有技本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种在两个或更多个方向上具有由织造基底织物构造的加强件的一体式织造预制件，所述基底织物包括：第一织造织物；第二织造织物；和在所述第一织造织物和所述第二织造织物之间交织的多根纱线，其中所述多根纱线在所述第一织物和所述第二织物之间的区域上交织，并且所述第一织物相对于所述第二织物折叠使得在所述预制件中形成第一离轴加强件。

【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：强纳森·葛林，
申请(专利权)人：阿尔巴尼复合物工程股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US