[发明专利]夹芯复合材料的开口补强装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种夹芯复合材料的开口补强装置。

背景技术

夹芯复合材料具有特别好的刚度或强度密度比，尤其在飞机制造领域有广泛的应用。

夹芯复合材料通常包括上、下表层或覆盖层，在此之间是一种用来提高刚度的芯体结构，例如具有六角形横断面的垂直走向孔单元构成的蜂窝状芯体结构。

市面上能买到的蜂窝结构替代材料是硬质泡沫材料。主要在隔热与隔音方面，以及在夹芯复合材料的生产工艺技术方面，硬质泡沫材料优于蜂窝结构。与密度相同的蜂窝结构相比，泡沫结构的缺点是机械强度值比较小。为了补偿比较差的机械强度值，在专业文献中主要介绍了不同的缝制方法，这些方法部分也描述了市面上可以买到的产品。缝制技术可以从不同的角度、在构件范围内以不同的密度缝入纤维和纱线，可以用技术上能够实现的缝制速度连续缝制构件，经过树脂浸渍处理后的刺穿区域能够显著增强泡沫材料的机械强度。其优点是处理速度高，并且能够针对应用情况调整夹芯结构的机械特性。这些结构已经应用于卡车与船舶制造领域的夹芯复合结构。

所用缝制方法的共性是：用针刺穿泡沫材料，同时缝入纱线或纤维。各种方法的区别在于纱线的固定。若采用簇绒法，则在底面上形成例如可将其固定于硅橡胶之中的环。也可以按照其它具有底线的方法进行操作，或者像暗缝一样使用单面链缝线迹。

这些方法的最大缺点在于：退针后留下的孔眼与所缝入的纤维量相比有时太大(即针直径始终决定孔眼大小)。经过浸渍之后，空腔充满了树脂。因此改善机械特性主要就在于浸入的树脂。所形成的夹芯结构具有明显较大的重量。

对于飞机制造领域而言，重量的增加与机械性能的改善相比太大，因此不宜使用具有这类夹芯结构的夹芯复合材料结构。

DE 10 2005 024 408 A1公开了一种使用纤维或束纤维增强泡沫材料的方法，可将其用来生产复合材料，所加入的纤维基本上能改善泡沫材料的机械性能。不仅描述了增强泡沫材料的方法，也描述了一种增强夹芯复合材料。所述方法可以给泡沫材料加入束纤维，利用针将束纤维植入到泡沫材料之中。首先从某一侧用针在泡沫材料中刺穿一个通孔，然后用针钩住另一侧的束纤维，并且将其穿入到泡沫材料之中。

DE 10 2004 017 311 A1公开了一种利用圆形编结技术生产纤维复合材料半成品的方法，使用编结线编织芯体。

对于用于飞机中的构件来说，必须在夹芯复合材料的许多区域挖出若干孔洞。然后必须重新封闭所产生的切边，并且必须保证夹芯复合材料的边缘处不会出现不稳定。所有夹芯复合材料均必须如此，无一例外。若为负荷很高的开口部位，例如窗洞，这就有可能引起问题。

发明内容

因此本发明的目的在于提供一种在构件生产过程中就能设置开洞的方法，从而产生非常稳定的开口而且构件重量极小。

按照本发明，该目的分别通过独立权利要求所述的特征实现。关于本发明的有益实施方式和改进实施方式在从属权利要求中限定。

按照本发明所述利用圆形编结技术制造夹芯复合材料的开口补强装置的方法，使用纤维条子编绕一个环形的编织芯体，在进行编绕之前或之后，在编织芯体中形成若干通孔，用针将一股或多股束纤维穿入编织芯体的通孔之中。

最好在穿入束纤维时至少暂时将其钩入到针之中。将束纤维钩入针之中的好处在于，不需要穿线将针与束纤维结合。这样就能比较快、比较简单地将束纤维固定在针上。此外采用钩线方式比较容易实现自动连接。以这种方式也能有利地使用多个单股束纤维。

按照本发明的一种优选实施方式，当穿入束纤维时，在倒钩之外沿轴向基本上对针施加拉力。这样就不是用针将束纤维推入编织芯体之中，而是利用倒钩将其拉入。因此在通孔范围内穿入束纤维时除了针之外不需要将束纤维挤入通孔之中，否则就会导致通孔意外扩大。最好仅在倒钩的区域内额外有束纤维处在通孔之中。

按照另一种优选实施方式，对泡沫材料制成的编织芯体进行编绕。主要在隔热与隔音方面，以及在夹芯复合材料的生产工艺技术方面，泡沫材料优于广泛应用的蜂窝结构。

按照一种优选实施方式，在编绕之前将刚度高于编织芯体的至少一个覆盖层置于编织芯体上。该覆盖层能够提高夹芯复合材料的开口补强装置的外侧强度。

按照另一种实施方式，先后多次对编织芯体进行编绕。此外优选分别将多个非波浪形增强纤维层置于编织芯体上。这种方式的好处是改善了按照本发明所述方式形成的开口补强装置的可计算性，因为可以将数学计算式用于非定向织物。