CN117222516A - 调整捻度以优化模具和织物架构的成型 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于压实绞线或包括绞线的预制件(220)的设备(200)，所述绞线或所述预制件至少包括第一部分(221)和第二部分(222)，在所述第一部分中所述绞线以第一角度加捻，在所述第二部分中所述绞线以不同于所述第一角度的第二角度加捻，所述设备包括模具(210)，该模具(210)包括所述绞线或所述预制件，其特征在于，所述模具至少具有第一零件(211)和第二零件(213)，所述绞线或所述预制件的第一部分(221)设置在所述第一零件中，所述第一零件具有第一厚度(E1)，所述绞线或所述预制件的第二部分(222)设置在所述第二零件中，所述第二零件具有不同于所述第一厚度的第二厚度(E3)。

Description

调整捻度以优化模具和织物架构的成型
技术领域
本发明涉及编织预制件的压实的一般领域，更具体地涉及包括具有可变捻度的编织绞线的预制件的压实。
背景技术
在具有编织纤维增强材料的复合材料零件的领域中，用于编织的绞线通常以优选方向取向以获得所需的强度性能。
如果希望赋予所述零件剪切强度，则需要使形成所述零件的纤维增强材料的纤维预制件的绞线不同地取向。为此，将绞线加捻10至30圈，这相当于与绞线的主方向成5°至15°之间的角度。
然而，这导致挤压绞线的压实力增大，并因此挤压整个纤维预制件的压实力增大。此外，预制件可以具有各种绞线捻角，以与例如零件的曲率半径相适应。
已经观察到，目前，为了压实预制件，所使用的模具的尺寸被设计成能够支承最大的压实力，无论绞线的加捻程度如何。例如，传统上，模具的尺寸是用捻度值每米20圈的绞线来确定的。
发明内容
本发明的目的是提供一种压实解决方案，该方案能够与绞线的不同加捻程度相适应，从而避免在绞线的压实期间模具尺寸过大。
更具体地，本发明涉及一种用于压实绞线或包括绞线的预制件的设备，所述绞线或所述预制件至少包括第一部分和第二部分，在第一部分中绞线以第一角度加捻，在第二部分中绞线以与第一角度不同的第二角度加捻，该设备包括模具，该模具包括绞线或预制件，并且其特征在于，模具至少具有第一零件和第二零件，绞线或预制件的第一部分设置在第一零件中，该第一零件具有第一厚度，绞线或预制件的第二部分设置在第二零件中，第二零件具有不同于第一厚度的第二厚度。
如下文所解释的，发明人在研究后观察到，模具尺寸被过度加大，以便能够支承施加到绞线上的最大压实力。他们还观察到，根据绞线的捻度，包含绞线的模具的厚度可以根据所施加的压实力进行调整。
因此，根据本发明，压实设备的模具具有可变的厚度，该厚度取决于绞线的加捻程度或捻角。因此，模具的接收具有大捻角的绞线的区域比模具的接收未加捻或弱加捻绞线的区域更厚。
因此，根据本发明的模具具有厚度可变的多个零件，每个零件的厚度取决于放置在每个零件中的绞线的捻角。
这使得可以不过度加大模具的尺寸，也就是不只是根据所施加的最大压实力来确定模具的尺寸。
根据本发明的一个特定特征，第一角度小于第二角度，而第一厚度小于第二厚度。
根据本发明的另一特定特征，该设备还包括：用于至少对模具的第一零件施加第一压力并对模具的第二零件施加不同于第一压力的第二压力的装置。
用于施加第一压力和第二压力的装置使得可以对绞线和预制件施加压实力。所施加的压力取决于捻角和模具的厚度。因此，模具的厚度减小得越多，施加在模具上的压力就越低。
根据本发明的另一特定特征，第一压力小于第二压力。
本发明的另一个目的是一种用于压实绞线或包括绞线的预制件的方法，所述绞线或所述预制件至少包括第一部分和第二部分，在第一部分中绞线以第一角度加捻，在第二部分中绞线以不同于第一角度的第二角度加捻，该方法的特征在于包括：
-将绞线或预制件放置在模具中，使得绞线或预制件的第一部分设置在模具的第一零件中，并且绞线或预制件的第二部分设置在模具的第二零件中，模具的第一零件具有第一厚度，模具的第二零件具有不同于第一厚度的第二厚度；和
-对模具的第一零件施加第一压实压力，并且对模具的第二零件施加不同于第一压力的第二压实压力。
根据本发明的一个特定特征，第一压力和第二压力的值是根据第一角度和第二角度和/或第一厚度和第二厚度确定的。
根据本发明的另一特定特征，第一角度小于第二角度，第一压力小于第二压力，并且第一厚度小于第二厚度。
附图说明
通过下面参考附图给出的描述，本发明的其他特征和优点将变得显而易见，所述附图示出本发明的示例性实施例，但这些实施例并不具有任何限制性。
[图1]图1示意性且部分地示出了将用根据本发明的设备或方法进行压实的预制件的一个示例。
[图2A]图2A示意性且部分地示出了根据本发明的一个实施例的压实设备。
[图2B]图2B示意性且部分地示出了根据本发明的一个实施例的压实设备。
[图3]图3显示了具有不同加捻程度的绞线的压实压力与绞线的厚度的函数关系。
具体实施方式
图1示意性且部分地示出了预制件100，该预制件100可以用根据本发明的压实设备和/或压实方法进行压实。
预制件100包括两个部分110和120，每个部分都包括绞线111和112。绞线111和112由通过纤维合股或加捻操作而加捻在一起的多根纤维组成。加捻包括将多根纤维加捻，将绞线的横截面的中心视为旋转轴线。以这种方式，获得纤维相对于主方向的捻角，该捻角随沿着绞线半径的位置变化而变化。因此，在绞线中心处存在等于0°的角度，而在绞线周边处存在最大角度。纤维相对于绞线方向的这种取向使得能够为绞线提供更大的强度，并因此限制绞线在任何编织操作期间的磨损。
构成绞线111和112的纤维例如是碳纤维、玻璃纤维或凯夫拉尔纤维。绞线111、112例如可以由48,000根纤维通过加捻4芯的12,000根纤维制成，或者可以由24,000根纤维通过加捻2芯的12,000根纤维制成。
在第一部分110中，绞线111以第一捻角加捻，而在第二部分120中，绞线112以大于第一捻角的第二捻角加捻。例如，绞线111具有每米10圈的捻度，这相当于相对于绞线的主方向5°的捻角；而绞线112具有每米30圈的捻度，这相当于相对于绞线的主方向15°的捻角。
图2A示意性且部分地示出了根据一个实施例的压实设备200。
设备200包括：压实模具210，其中放置有包括绞线的预制件220。如参考图1所解释的，预制件220包括：多个部分221和222，其中绞线具有不同的捻角。在该示例中，预制件220的第一部分221包括以第一角度α1加捻的绞线，而第二部分222包括以第二角度α2加捻的绞线。角度α2大于角度α1。
根据本发明，模具210包括：具有可变厚度E1、E2、E3的多个零件211、212和213，每个零件都用于接收预制件220的部分之一的至少一部分。模具210的厚度E1、E2和E3被定义为预制件220的各个部分的捻角的函数。因此，模具210的用于接收预制件220的具有最小捻角的部分的零件是具有最小厚度的零件，而模具210的用于接收预制件220的具有最大捻角的部分的零件是具有最大厚度的零件。考虑到厚度E1小于厚度E3，并且E2是在E1和E3之间变化的厚度，具有厚度E1的模具210的第一零件211用于接收预制件220的部分221，而具有厚度E3的模具210的第三零件213用于接收部分222。具有可变厚度E2的模具210的第二零件212使得可以在预制件220的两个部分221和222之间形成接合部，以便使压实力与两个部分221和222之间的捻角的差异相适应。
设备200还可以包括：用于在模具210上(并且更具体地，在模具210的某些零件上)施加压力P1、P2、P3的装置231、232和233。由不同装置231、232和233施加的压力P1、P2和P3取决于模具的厚度和绞线的捻角。
在该示例中，压力P1小于压力P2，压力P2本身小于压力P3。通过施加装置231对模具210的第一零件211施加压力P1，该零件具有最小厚度E1。通过施加装置233对模具210的具有最大厚度E3的第三零件213施加压力P3。最后，通过施加装置232对模具210的第二零件212施加压力P2。压力P2是P1和P3之间的中间压力，因此其与预制件220的具有不同捻角的两个部分221和222之间的接合部相适应。
使用所提出的设备，例如，在模具闭合和将树脂注入模具期间，可以调整局部施加的压力P1、P2和P3，以便获得具有恒定厚度的压实预制件，尽管预制件内的捻角不同。
图2B示意性且部分地示出了根据本发明的另一个实施例的压实设备201。
设备201包括：压实模具260，其中放置有包括绞线的预制件250。如参考图1所解释的，预制件250包括：多个部分251、252、253和254，其中绞线具有不同的捻角。在该示例中，预制件250的第一部分251包括最弱加捻的绞线，而第四部分254包括最强加捻的绞线。第二部分252和第三部分253具有中间捻角，使得捻角从第一部分251到第四部分254逐渐增大。
根据本发明，模具260包括多个具有可变厚度的零件。因此，在该实施例中，模具的厚度逐渐增大并且在厚度E和厚度E'之间变化，E'大于E。模具的具有最小厚度(即厚度E)的零件用于接收预制件250的具有最小捻角的部分，即部分251。模具的具有最大厚度(即厚度E')的零件用于接收预制件250的具有最大捻角的部分，即部分254。模具的在E和E'之间逐渐增大的厚度也使得可以与四个部分251、252、253和254之间逐渐增大的捻角相适应。
设备201还可以包括：用于对模具260施加均匀压力P的装置240。通过模具260的不同厚度，因此，施加在预制件250的部分251至254上的压实力由于模具260的厚度变化而在部分251和254之间发生很大的变化。
通过该设备，例如可以在模具闭合和将树脂注射到模具中期间获得压实的预制件，取决于所施加的均匀压力值P和模具厚度的变化，所述压实的预制件具有可变厚度或恒定厚度。
图3是显示了施加在模具上的压实压力(以兆帕(MPa)为单位)与绞线的厚度(以毫米(mm)为单位)的函数关系的曲线图。针对绞线的多种加捻程度示出了绞线的厚度。
对于每条曲线301至305，绞线由24,000根纤维形成。对于曲线301，绞线具有每米30圈的捻度。对于曲线302，绞线具有每米25圈的捻度。曲线303的绞线具有每米20圈的捻度，曲线304的绞线具有每米15圈的捻度，而曲线305的绞线具有每米10圈的捻度。因此，曲线305的绞线是最弱加捻的绞线，而曲线301的绞线是最强加捻的绞线。
据观察，对于给定的捻度，绞线越粗，施加的压实压力越小；而对于给定的绞线厚度，加捻程度越高，压实压力就越大。
表述“在…和…之间”应当被理解为包括端点。

Claims (5)

1.一种用于压实绞线(111、112)或包括绞线的预制件(100，220，250)的设备(200，200)，所述绞线或所述预制件至少包括：第一部分(110，221，251)和第二部分(120，222，254)，在所述第一部分中所述绞线以第一角度加捻，在所述第二部分中所述绞线以不同于所述第一角度且大于所述第一角度的第二角度加捻，所述设备包括模具(210，260)，所述模具(210，260)包括绞线或预制件，其特征在于，所述模具至少具有第一零件(211)和第二零件(213)，所述绞线或所述预制件的第一部分(221，251)设置在所述第一零件中，所述第一零件具有第一厚度(E1，E)，所述绞线或所述预制件的第二部分(222，254)设置在所述第二零件中，所述第二零件具有不同于所述第一厚度且大于所述第一厚度的第二厚度(E3，E')。
2.根据权利要求1所述的设备，还包括：装置(231，233)，所述装置用于至少对所述模具的所述第一零件(211)施加第一压力(P1)并对所述模具的所述第二零件(213)施加不同于所述第一压力的第二压力(P2)。
3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述第一压力(P1)小于所述第二压力(P2)。
4.一种用于压实绞线或包括绞线的预制件的方法，所述绞线或所述预制件至少包括第一部分和第二部分，在所述第一部分中所述绞线以第一角度加捻，在所述第二部分中所述绞线以不同于所述第一角度的第二角度加捻，该方法的特征在于包括：
将所述绞线或所述预制件放置在模具中，使得所述绞线或所述预制件的第一部分设置在所述模具的第一零件中，所述绞线或所述预制件的第二部分设置在所述模具的第二零件中，所述模具的第一零件具有第一厚度，而所述模具的第二零件具有不同于所述第一厚度的第二厚度；和
对所述模具的第一零件施加第一压实压力，并且对所述模具的第二零件施加不同于第一压力的第二压实压力，第一压力和第二压力的值是根据所述第一角度和所述第二角度和/或所述第一厚度和所述第二厚度确定的。
5.根据权利要求4所述的压实方法，其中，所述第一角度小于所述第二角度，所述第一压力小于所述第二压力，并且所述第一厚度小于所述第二厚度。
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