[发明专利]径向截面上具有变化轮廓的旋转纤维预制件的成型装置及方法

说明书

本发明涉及一种纤维预制件成型装置及方法，该装置包括从动辊(400)，该从动辊于其横截面上具有由至少一个第一斜面(410)和第二斜面(420)构成的轮廓，第一斜面(410)与从动辊的转轴(X₄₀₀)形成角度，第二斜面(420)与从动辊的转轴形成不同于第一角度的第二角度。该装置进一步包括至少一个支撑辊(20)，其形状与第一斜面和第二斜面相对应。该装置包括用于保持每个支撑辊的保持装置(24,25)，以将所述支撑辊保持于距第一斜面和第二斜面的预设距离处，或者将支撑辊(20)的接触压力施加于第一斜面和第二斜面上。支撑辊包括至少一个对应于其横截面变化的凸起部(411)。

发明背景

本发明涉及通过缠绕由三维(3D)或者多层编织所获得的纤维织构，成型用于复合材料部件的纤维加强结构的纤维预制件。

本发明尤其涉及将要形成用于轴对称复合材料部件的加强的纤维预制件，该轴对称复合材料部件在其径向截面上具有变化的轮廓(形状或者厚度变化)，例如航空发动机的风扇罩。用于这种部件的纤维预制件通过编织纤维织构并通过在拉力下将织构缠绕于轴对称模具上而制成，该轴对称模具包括缠绕表面，缠绕表面的径向截面具有突起的轮廓，该轮廓对应于待制造的部件的轮廓。

为了制造适于不同形状的注塑模具的纤维织构，采用形状编织、或者“轮廓”编织、或者“外形”编织，其包括：根据穿过以条带形式被编织的纤维织构的宽度的这些经纱的位置，卷取经纱的不同长度，以获取经纱长度(切线方向)之间的比率，该比率与限定待制造的最终部件的变化轮廓的半径之间的比率相似。

采用该方式编织的纤维织构被储存于存储心轴上，以便随后在拉力下缠绕于轴对称注塑模具上，该轴对称注塑模具带有缠绕表面，该缠绕表面在径向截面上具有突起的轮廓，该轮廓对应于待制造的部件的轮廓。当纤维织构被缠绕于模具上时，该织构会被存储心轴，也称作“卷取”心轴拉紧，其中一个或多个从动辊设置于存储心轴和注塑模具之间。

在它们的轴向宽度上，从动辊具有限定外表面的变化的半径，该外表面具有突起的轮廓，该轮廓用于保持纱线长度的比率，该比率在存储心轴和注塑模具之间编织的过程中被限定。因此，从动辊的表面具有一个或多个与从动辊的转轴成角度的斜面，该表面会与纤维织构接触。当纤维织构在拉力下经过从动辊的斜面部分时，织构可能会形成褶皱，尤其由于存在编织中的偏差、拉力下织构的变形、和/或织构在斜面上滑动。这些褶皱能够在织构中传送，直到传送至模具，当出现褶皱时，尤其在模具中出现褶皱时，需要将织构的有缺陷部分展开，然后人工拉动它使其再次变平，最后重新开始缠绕。通过缠绕使织构成型变得耗时，而且需要专业操作人员进行操作。在缠绕过程中拉动褶皱使其变平还会导致织构拉力被中断，并且这不满足制造规格的要求。

发明目的及概述

因此，希望能够制造3D或者多层纤维预制件，同时明显降低通过缠绕成型纤维织构时在纤维织构中出现褶皱的任何风险。

为达到该目的，本发明提供一种成型轴对称纤维预制件的装置，该轴对称纤维预制件在径向截面上具有变化的轮廓，该装置包括用于以缠绕条带的形式存储纤维织构的存储心轴、一个或多个从动辊及轴对称模具，纤维织构将通过缠绕方式于该轴对称模具上成型，包括至少一个从动辊，该从动辊在轴向和径向限定的平面截面中具有轮廓，该轮廓至少包括与从动辊的转轴形成角度的第一斜面和与第一斜面相邻的部分，所述部分平行于从动辊的转轴或者对应于第二斜面，该第二斜面与从动辊的转轴形成不同于第一角度的第二角度，本装置的特征在于，它进一步包括至少一个支撑辊，其形状与第一斜面和所述第一斜面相邻的部分互补。本装置包括保持装置，该保持装置用于所述至少一个支撑辊的安装，其配置为以距第一斜面和距所述第一斜面相邻的部分的预设距离，保持所述支撑辊，或者配置为将来自于支撑辊的接触压力施加抵靠于第一斜面和所述第一斜面相邻的部分。