[发明专利]编织预成型件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于航空领域中制造定子叶片和转子叶片用的编织预成型件的自动方法。

本发明还涉及按照该方法得到的叶片。

背景技术

在航空发动机中，已知大多数叶片当前都是由钛制造的。使用有机基复合材料(CMO)代替钛能够极大地减轻重量。因此，在主要由航空因素决定的叶片几何形状不被改变的假设下，在钛叶片和CMO叶片之间获得的相对重量收益表现为值大约为3的密度比，这就说明了对CMO叶片的兴趣所在。

在大批量制造的背景下，重要的是可设想一种导致低单位成本和零件高重现性的制造方法。叶片另外还应满足技术手册的不同要求，即重量标准(例如在定子叶片的情况下组装的整流器要减轻重量20％)、空气动力学(型廓、前缘和后缘的厚度、表面状态)和力学阻力标准(刚度和机械强度)以及耐腐蚀性能。

当前提出的一种解决方案在于通过多层蒙皮(drapage de plis)制造叶片。该多层蒙皮在于通过在工具上叠放连续层来进行的材料增加以建造方式制造零件。专利CA 1,004,986展示了一个通过叠放具有可变尺寸的十四层来制造叶片的实施例(参见图1)。

该方案存在多个缺点：

-切割小尺寸的叠层是困难的，并且干纤维增强极易在操作时解体。

-在叠层之间、特别是在叶片前缘处的接合部件易发生应力集中。

-叠层之间存在有脱层的危险。

-多层蒙皮是一种昂贵的解决办法，因为其需要很多劳动力；其重现性也差。

在现有技术(Voskamp等人，《Advances in overbraiding for compositepart manufacturing》Eurocarbon B.V.、Advanced braiding and weavingtechnology，37th ISTC-Seattle，WA-October 31-November 3，2005)中，还提出了通过外层编织(overbraiding)法制造复合材料零件预成型件(例如用于汽车应用)。该技术在于通过围绕具有可变截面的芯材编织来实现预成型件。通过使芯材相继通过编织机，可根据所需厚度把相继的一些层以一层在另一层上的方式编制。然后，或者芯材就留在注射树脂后得到的最终产品中，或者将芯材取出。

发明内容

本发明的目的

本发明旨在提供一种能够克服现有技术缺点的解决方案。

更具体的说，本发明旨在提供一种制造叶片预成型件以满足需求量和提高重现性的自动方法。

本发明还旨在提供一种能够制造机械性能优于多层蒙皮法得到的预成型件的方法。

本发明还旨在提供一种不用芯材的制造方法。

本发明的主要特征要素

本发明涉及制造涡轮机定子叶片或转子叶片的预成型件的自动方法，其特征在于，该方法至少包括如下相继的步骤：

a)螺旋状编织多个又称为嵌套式编织物的嵌套的管状编织物的步骤，所述步骤在沿编织方向连串布置的编织机上进行；

b)整平所述嵌套式编织物的步骤；

c)在与所述编织方向垂直的方向上将所述嵌套式编织物相互间缝合的步骤；

d)将所述嵌套式编织物缠绕在传送芯棒上的步骤；

e)切割展开在所述传送芯棒之外的所述嵌套式编织物的步骤，所述切割在与所述编织方向相垂直的方向上进行。

按照本发明的特定方式，该方法包括至少一如下特征或如下特征的适当的组合：

-在步骤a)中，0°纱线，也就是平行于所述编织方向的纱线，在制造一个或多个管状编织物时被插入到所述管状编织物的周边的至少一部分上；0°纱线在编织物周边上的非均匀分布使得制造出沿着其弦而厚度变化的叶片预成型件。

-在步骤a)中，至少一0°纱线或0°线股，也就是平行于所述编织方向的纱线或线股，被插入到所述管状编织物之间，以便制造具有沿着其弦厚度变化的叶片预成型件；

-被插入的所述纱线或线股具有不同的直径；

-在步骤a)中，所述管状编织物按照非同心的方式布置，以制造具有沿着其弦变化的厚度的叶片预成型件；

-在制造所述管状编织物的过程中，调节编织周边速度，以使得所述管状编织物的厚度周期性地变化；如此，该速度变化允许制造出具有沿着其高度较小的厚度变化的叶片预成型件；

-所述管状编织物中的至少之一包括弹性体材料制的或可热收缩性材料制的0°纱线；