专利名称：具有半钉头或钉头截面的复合材料的纤维型材的制造方法
技术领域：
本发明涉及具有半钉头或钉头截面的复合材料的纤维型材的制造方法。本发明还涉及用于实施所述方法的装置以及由此得到的型材。
背景技术：
某些复合材料构件通过将纤维增强件的预加工成的产品组装、置于模子中，然后将其浸入树脂阴模中而制得。根据图1所示的第一实施方式，为了得到T型，将三个预加工成的产品进行组装， 第一预加工成的产品10被称作基本为平面的基底，而另两个是对称设置的L型预加工成的产品12，12’，每一个L型预加工成的产品均有一个贴紧另一个L型预加工成的产品的一个翼部的第一翼部以及贴紧基底10的第二翼部。L型预加工成的产品12，12’在翼部的连接处具有可大可小的曲率半径，在三个预加工成的产品的连接处有一个形状为钉头的空间 14。在这种情况下，该空间14的截面中有一个是平面，有两个是凹曲面。根据图2所示的另一实施方式，将至少三个预加工成的产品进行组装，第一预加工成的产品20被称作基本为平面的基底，第二预加工成的产品22形成T型的脚，它的一个侧面贴紧基底20，以及至少一个L型第三预加工成的产品M，它的第一翼部贴紧基底20，另一翼部贴紧预加工成的产品22。预加工成的产品M在翼部的连接处具有可大可小的曲率半径，在预加工成的产品20-24的连接处有一个形状为半钉头的空间26。在这种情况下，该空间26的截面中有两个是平面，有一个是凹曲面。为了确保由注入树脂的优质阴模得到的构件的材料的致密度，应当在区域14或区域26充填纤维增强件。根据一个实施方式，操作人员绞制预先浸渍或喷了粉的碳纤维，以便得到截面为圆形的绞线27。然后例如利用粘接带将制得的绞线27置于空间14或空间沈中，然后用烙铁将该绞线加热，以便使所述绞线与其他预加工成的产品连接在一起。因为考虑到绞线的截面基本为圆的，不可能很好地实现对空间14或空间沈的充填，所以该实施方式并不理想。没有得到充填的腔会出现影响模子充填的树脂优先通道，因此增加了很多细孔的区域和/或干燥区域出现的可能性。根据另一个缺陷，如图3所示，在组装预加工成的产品时或在关闭模子时，用于充填空间14或空间沈的绞线27周围的预加工成的副产品变形，由于纤维的波动，这会影响由此实现的构件的机械性能。
发明内容
因此，本发明旨在克服现有技术的这些缺陷，提出具有半钉头或钉头截面的复合材料的型材的一种制造方法，该方法可以很好地将组装成T型的预加工成的产品之间的空间填满，以便获得复合材料构件，从而保证所述复合材料构件所需要的机械性能。为此，本发明的目的在于纤维型材的制造方法，该方法用于对一个空间充填，该空间的截面为因将预加工成的产品组装成T型而产生的钉头形或半钉头形，其中的至少一个预加工成的产品在所述各预加工成的产品的连接区域有曲率半径，其特征在于将涂有粉末的纤维供应给一个预成形器，在该预成形器处所述粉末受到活化，所述纤维相继进入其形状与所需型材的形状相适合的通道中，然后使所述预成形的纤维相继进入一个成形器，在该成形器处所述纤维的型材受到冷却，成形，同时循环到一个其形状与所需型材的形状相适合的腔中。
结合附图，通过阅读下面对仅作为实施例给出的说明，将会更清楚地理解本发明的其他特征和优点，其中图1是剖视图，其示出了限定出一个具有钉头形状空间的预加工成的产品组装件的第一变型；图2是剖视图，其示出了限定出一个具有半钉头形状空间的预加工成的产品组装件的另一变型；图3是剖视图，其示出了具有根据现有技术用于充填图2所示的各预加工成的产品之间空间的绞线的预加工成的产品组装件；图4是用于制造本发明的纤维型材的装置的透视图；图5是表示能够对本发明的纤维型材进行预成形和成形的图4装置的一部分的示意图；图6是本发明装置的预成形设备的剖视图；图7A是根据本发明第一变型的适合于获得截面为半钉头形状的型材的预成形设备的示意图；图7B是根据本发明另一变型的适合于获得截面为钉头形状的型材的预成形设备的示意图；图8A是根据本发明第一变型的适合于获得截面为半钉头形状的型材的成形设备的示意图；图8B是根据本发明另一变型的适合于获得截面为钉头形状的型材的成形设备的示意图；图9是说明成形设备另一变型的示意图；图10是用于制造本发明的纤维型材的纤维喷粉设备的透视图；图11是示出了用于制造本发明的纤维型材的纤维存储和放丝设备的剖视图；图12是示出了与本发明的具有截面为半钉头形状的型材结合的预加工成的产品组装件的剖视图；图13是示出了能够得到弯曲型材的成形设备的另一变型的示意图；和图14是示出了能够得到弯曲型材的成形设备的又一变型的示意图。
具体实施例方式图1中示出的是设置成T型的预加工成的产品组装件的第一变型，该组装件包括基本为平面的称作基底的第一预加工成的产品10，以及另外两个对称设置的L型预加工成的产品12，12’，每个L型预加工成的产品均有一个贴紧另一个L型预加工成的产品的一个翼部的第一翼部以及贴紧基底10的第二翼部。L型预加工成的产品12，12’在翼部的连接处具有可大可小的曲率半径，在这三个预加工成的产品的连接处有一个截面形状为钉头的空间14。在这种情况下，该空间14的截面中有一个是平面，有两个是凹曲面。图2中示出的是设置成T型的预加工成的产品组装件的另一变型，该组装件包括被称作基本为平面的基底的第一预加工成的产品20，第二预加工成的产品22形成T型的脚，脚的一个侧面贴紧基底20，以及至少一个L型第三预加工成的产品24，它的第一翼部贴紧基底20，另一翼部贴紧预加工成的产品22。预加工成的产品M在翼部的连接处具有可大可小的曲率半径，在预加工成的产品20-24的连接处有一个截面形状为半钉头的空间 26。在这种情况下，该空间沈的截面中有两个是平面，有一个是凹曲面。根据这两个变型，为形成T型而组装了的预加工成的产品中的至少一个在所述预加工成的产品的连接区域处包括一个曲率半径。图4中示出了可以制造本发明的截面形状为半钉头或钉头的纤维型材的装置。该装置包括喷了粉的纤维观的供应设备、在高于或接近于所述粉末加工温度下可以获得纤维型材32的预成形设备30、确保型材32冷却以便保证型材具有所需尺寸的成形设备34。根据一个实施方式，喷了粉的纤维的供应设备观包括两部分，第一部分包括多个干燥纤维38 (见图11)的滚筒退丝盘36，这些退丝盘被设置在一个称作筒子架40的支撑上，以及第二部分包括干燥纤维38的喷粉设备42。退丝盘36最好包括纤维张力调节设备，以便确保装置运行正常。根据图11所示的例子，退丝盘36包括一个固定在筒子架40上的转轴44以及一个可以调节滚筒张紧度的螺母46。这种张紧度可以防止因在滚筒出口处的纤维重量的作用下使滚筒不可控的受到退绕，并在装置中实现纤维的张力。为了确保喷粉设备42的运行正常，这种张力特别需要。根据一个实施方式，喷粉设备包括至少一个喷粉器，图10中详细示出了这种喷粉器。喷粉设备可以包括如图4所示的两个喷粉器。这种喷粉器包括一个粉末存储槽48，一个鼓50，利用第一刮刀52将粉末送到鼓的表面上，干燥纤维38贴紧该鼓。没有粘到纤维上的粉末掉到一个回收袋M中。最好能够配备一个第二刮刀56，用于回收多余的粉末。例如，粉末可以是热固化树脂粉末或热塑树脂粉末。然后将喷了粉的纤维观伸入到预成型器30中，该预成型器包括用于活化粉末的设备和用于将这些纤维观彼此挤压以便得到纤维型材32的加压设备。根据图5，图6，图7A和图7B所示的实施方式，预成型器30包括两个轮子58，58 ’， 这两个轮子的转轴与纤维的前进方向最好是水平方向垂直。轮子58，58’中的至少一个在其周面处包括让纤维在里面相继通过的槽60。优选地，下轮子58上有一个槽60。设置这些轮子是为了它们的周面相切，以便限定出一个其尺寸与需要获得的纤维型材的尺寸相适合的通道62。在图6和图7A所示的截面为半钉头形状的纤维型材的情况下，下轮子58有一个成直角的V形槽，而上轮子58’的周面处具有与希望获得的纤维型材的凹曲形状相适合的凸曲形状。
在图7B所示的截面为钉头形状的纤维型材的情况下，下轮子58有一个V形槽，槽上具有其形状与希望获得的纤维型材的凹曲形状相适合的凸曲翼部，而上轮子58’的周面基本是直的。根据这些变型，可以设置能够让轮子58，58’的转轴靠近的设备，从而对纤维施压。根据一个实施方式，在将所述粉末置于比制造温度高或接近于制造温度的温度时通过加热就能实现粉末的活化。在这种情况下，至少其中一个轮子包括加热设备，例如电阻加热器。根据变型，可以将轮子58，58’置于一个外壳中，和/或可以配备用于送热风的设备，以便对喷了粉的纤维观进行加热。根据图5，图8A和图8B所示的实施方式，成形器34包括两个彼此配合的皮带64， 64’，以便限定出一个里面设置有出自预成形器30的热纤维型材的腔66。皮带64，64’各有一个基本直的部分68，68’，分别绷紧在各自的两个轮子70，70’ 之间。与这些基本直的部分68，68’相垂直处，皮带64，64’配合，以便限定出一个腔66。 配备设备72以使皮带64，64’彼此贴紧，从而在纤维型材上施加压力，以便皮带的转动促使纤维和纤维型材在装置中连续传动。成形器可以冷却纤维型材，决定型材的直径，以便使该型材的截面的尺寸精确地适合于各预加工成的产品之间的空间14或空间26。如图8A所示的截面为半钉头形状的型材的情况下，皮带64的截面形状为直角中空V形，而另一个皮带64’的截面具有与希望获得的纤维型材的凹曲形状相适合的凸曲部分的突起形状。如图8B所示的截面为钉头形状的型材的情况下，皮带64的截面形状为具有凸曲翼部的中空V形，该形状与希望获得的型材的凹曲形状相适合，而另一个皮带64’的截面为平坦形状。根据这些情况，可以使用至少一个多孔皮带64，64’，该皮带局部承受到壳体74中的负压，从而如图9所示，提高了型材上的粘接性能。根据这些情况，可以获得如图5和图9所示的直的型材，或如图13和图14所示的曲面型材。在曲面型材的情况下，如前所述，成形器34包括两个彼此配合的皮带64，64’，以便限定出一个里面设置有出自预成形器30的热纤维型材的腔66。每一个皮带64，64’均有一个分别处在各自的两个轮子70，70’之间的成形部分 68，68’。与图5所示的变型不同的是，成形部分68，68’不是直的，而是曲面的，从而使型材得到弯曲形状。正如为了能够实现直的型材一样，皮带64，64’在与成形部分垂直处配合， 从而限定出腔66。配备设备72是为了让皮带64，64’相互贴紧，用以为纤维型材施加压力， 以便皮带的转动促使纤维和纤维型材在装置中连续传动。在曲面型材的情况下，皮带64，64’在它们配合的区域是弯曲的。根据图13所示的第一变型，设备72可以是低摩擦系数材料的滑板76的形状，其与皮带64，64’中的一个皮带(图13中是皮带64’ )接触的表面的形状适合于型材所希望的曲率半径。根据图14所示的另一个变型，设备72可以为一组小轮子78的形状，根据型材所希望的曲率半径设置这些小轮子的转轴。需要补充的是，本发明的装置可以包括用于切割型材的设备80，例如至少一个用于抽紧型材的法兰和用于将型材切成段的盘。本发明的方法可以获得其形状特别适合于出自预加工成的产品组合件的空间的形状。由于用纤维型材很好地充填了空间14或空间26，所以出现树脂优先通道的可能性降低，这样，限制了充填模子时的扰动，由此限定了特别多的孔的区域和/或干燥区域出现的可能性。根据另一优点，由于型材的形状特别适合于空间14或空间沈的形状，所以与型材相邻的预加工成的产品的纤维不太会迷失方向，这样还可以减少由此得到的构件的机械特性变差的可能性。本发明不限于T型预加工成的产品，而且还可以用于其他形状的预加工成的产品，特别是与两个T型等价的I型预加工成的产品。
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权利要求
1.纤维型材(32)的制造方法，所述方法用于对一个空间(14，26)充填，所述空间的截面为因将预加工成的产品(10，12，12’，20，22，24)组装成T型而形成的钉头形或半钉头形， 其中的至少一个预加工成的产品在所述各预加工成的产品的连接区域有曲率半径，其特征在于将涂有粉末的纤维08)供应给一个预成形器(30)，在所述预成形器处所述粉末受到活化，所述纤维08)相继进入其形状与所需型材的形状相适合的通道(6 中，然后使所述预成形的纤维相继进入一个成形器(34)，在所述成形器处所述纤维型材(3 受到冷却、成形，同时循环到一个形状与所需型材的形状相适合的腔(66)中。
2.纤维型材(32)的制造装置，所述装置用于对一个空间(14，26)充填，所述空间的截面为因将预加工成的产品(10，12，12’，20，22，24)组装成T型而形成的钉头形或半钉头形， 其中的至少一个预加工成的产品在所述各预加工成的产品的连接区域有曲率半径，其特征在于所述装置包括供应涂有粉末的纤维08)的设备，一个预成形器(30)，在所述预成形器处所述粉末受到活化，所述纤维08)相继进入一个其形状与所需型材的形状相适合的通道(6 中，以及一个成形器(34)，在所述成形器处所述纤维型材(3 受到冷却、成形，同时循环到一个形状与所需型材的形状相适合的腔(66)中。
3.根据权利要求2所述的纤维型材(3 的制造装置，其特征在于所述预成型器(30) 包括两个轮子(58，58’)，所述两个轮子的转轴与所述纤维08)的前进方向垂直，为的是使它们的周面相切，所述两个轮子(58，58’ )中的至少一个在其周面处包括一个限定所述通道(62)的槽(60)。
4.根据权利要求3所述的纤维型材(3 的制造装置，其特征在于其包括第一轮子 (58)和第二轮子(58’)，所述第一轮子具有一个成直角的V形槽，而所述第二轮子的周面处具有与希望获得的纤维型材的凹曲形状相适合的凸曲形状。
5.根据权利要求3所述的纤维型材(3 的制造装置，其特征在于其包括第一轮子 (58)和第二轮子(58’)，所述第一轮子具有一个V形槽，所述V形槽上具有其形状与希望获得的型材的凹曲形状相适合的凸曲翼部，而所述第二轮子的周面基本是直的。
6.根据权利要求2-5任一项所述的纤维型材(3 的制造装置，其特征在于所述成形器(34)包括两个彼此配合的皮带(64，64’)，以限定出一个里面设置有出自所述预成形器 (30)的热纤维型材的腔(66)。
7.根据权利要求6所述的纤维型材(3 的制造装置，其特征在于其包括第一皮带 (64)和第二皮带(64’)，所述第一皮带的截面形状为直角中空V形，而所述第二皮带的截面具有与希望获得的纤维型材的凹曲形状相适合的凸曲部分的突起形状。
8.根据权利要求6所述的纤维型材(3 的制造装置，其特征在于其包括第一皮带 (64)和第二皮带(64’)，所述第一皮带的截面形状为中空V形，其具有形状与希望获得的型材的凹曲形状相适合的凸曲翼部，而所述第二皮带的截面为平坦形状。
9.根据权利要求6或7所述的纤维型材的制造装置，其特征在于其包括使所述皮带 (64,64')彼此贴紧的设备(72)，以对所述纤维型材施加压力。
10.根据权利要求6-9任一项所述的纤维型材的制造装置，其特征在于所述皮带(64， 64’ )在它们相互配合的区域中是弯曲的，以限定出一个里面设置有来自所述预成形器 (30)的纤维型材的腔(66)。
11.根据权利要求6-10任一项所述的纤维型材的制造装置，其特征在于所述皮带(64，64’ )的至少一个是多孔的且局部承受到壳体(74)中的负压。
12.利用权利要求2-11任一项所述的装置根据权利要求1所述的方法获得的纤维型材。
13.根据多个预加工成的产品(10，12，12’，20，22，24)的T型组装件获得的复合材料构件，其中的至少一个预加工成的产品在所述各预加工成的产品的连接区域处有曲率半径， 形成一个截面为钉头形或半钉头形的空间(14，沈)，包括一个用于充填所述空间的权利要求12的型材。
全文摘要
本发明是一种纤维型材的制造方法，该方法用于对一个空间充填，该空间的截面为因将预加工成的产品组装成T型而产生的钉头形或半钉头形，其中的至少一个预加工成的产品在所述各预加工成的产品的连接区域有曲率半径，其特征在于将涂有粉末的纤维(28)供应给一个预成形器(30)，在该预成形器处所述粉末受到活化，所述纤维(28)相继进入其形状与所需型材的形状相适合的通道中，然后使所述预成形的纤维相继进入一个成形器(34)，在该成形器处所述纤维型材(32)受到冷却、成形，同时循环到一个形状与所需型材的形状相适合的腔中。
文档编号B29C70/52GK102470612SQ201080030482
公开日2012年5月23日 申请日期2010年6月25日 优先权日2009年6月29日
发明者帕斯卡尔·维诺, 菲利普·布洛, 马蒂厄·拉农扎尔 申请人:空中客车运营简化股份公司