RU2540755C1 - Braided preform for manufacture of composite articles of complex shape - Google Patents
Braided preform for manufacture of composite articles of complex shape Download PDFInfo
- Publication number
- RU2540755C1 RU2540755C1 RU2013148607/12A RU2013148607A RU2540755C1 RU 2540755 C1 RU2540755 C1 RU 2540755C1 RU 2013148607/12 A RU2013148607/12 A RU 2013148607/12A RU 2013148607 A RU2013148607 A RU 2013148607A RU 2540755 C1 RU2540755 C1 RU 2540755C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- zones
- preform
- thread
- weaving
- manufacture
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Область техники.The field of technology.
Изобретение относится к текстильной промышленности и может быть использовано в авиа и машиностроении при изготовления конструкционных деталей сложных форм с ребрами жесткости из полимерных композиционных материалов ПКМ,например шпангоутов, криволинейных балок и панелей, окантовок иллюминаторов и т.д., получаемых методами РТМ формования, инфузии и пултрузии.The invention relates to the textile industry and can be used in aircraft and mechanical engineering in the manufacture of structural parts of complex shapes with stiffeners from polymer composite materials PCM, for example frames, curved beams and panels, edging windows, etc., obtained by RTM molding, infusion and pultrusion.
Уровень техники.The level of technology.
Известен способ для изготовления тканой оболочки с пересекающимися стенками [заявка на изобретение РФ №2010123619 от 20.01.2012, МПК D03D 11/02], который позволяет получить тканые заготовки с ребрами жесткости для армирования композиционных изделий. Недостатком данного способа является невозможность изготовления оболочек сложных форм из-за отсутствия деформационных свойств получаемого тканого материала.A known method for the manufacture of a woven shell with intersecting walls [application for invention of the Russian Federation No. 201023619 from 01.20.2012, IPC D03D 11/02], which allows to obtain woven blanks with stiffeners for reinforcing composite products. The disadvantage of this method is the impossibility of manufacturing shells of complex shapes due to the lack of deformation properties of the resulting woven material.
Известен способ изготовления тканой заготовки с неосевым армированием [заявка на изобретение РФ №2007118467 от 27.12.2008, МПК B29C 70/24], которым можно получать заготовки криволинейной формы на поворотных оправках. Недостатком способа является низкая производительность и сложность изготовления.A known method of manufacturing a woven blank with non-axial reinforcement [application for invention of the Russian Federation No. 2007118467 dated 12/27/2008, IPC B29C 70/24], which can be used to produce blanks with a curved shape on rotary mandrels. The disadvantage of this method is the low productivity and complexity of manufacture.
Ближайшим аналогом заявляемого решения является способ изготовления цельнотканой оболочки с комбинацией двухниточных и трехниточных переплетений [патент на изобретение РФ №2346092 от 10.02.2009, D03D 13/00]. Способ позволяет получать заготовки с расположением нитей под углом 90° в зонах с двухниточным переплетением и под углом 60° в зонах с трехниточным переплетением. Недостатками данного способа являются сложность изготовления и невозможность получения зон с высокой деформацией материала.The closest analogue of the proposed solution is a method of manufacturing a one-piece shell with a combination of two-thread and three-thread weaves [patent for the invention of the Russian Federation No. 2346092 from 02.10.2009, D03D 13/00]. The method allows to obtain blanks with the location of the threads at an angle of 90 ° in areas with two-thread weave and at an angle of 60 ° in areas with three-thread weave. The disadvantages of this method are the difficulty of manufacturing and the inability to obtain zones with high deformation of the material.
Сущность изобретения.SUMMARY OF THE INVENTION
Технической задачей предлагаемого изобретения является разработка конструкции преформы, которая позволила бы снизить трудоемкость и себестоимость ее изготовления при улучшении качественных характеристик, а также расширить область применения.The technical task of the invention is the development of the design of the preform, which would reduce the complexity and cost of its manufacture while improving quality characteristics, as well as expand the scope.
Поставленная задача достигается тем, что плетенная преформа для изготовления композиционных конструкционных деталей сложной формы, состоящая из комбинации зон двухниточного и трехниточного переплетения, содержит параллельные в виде лент зоны с двухниточным переплетением, перемежающиеся параллельными зонами с трехниточным переплетением, при этом параллельные зоны с трехниточным переплетением образованы на двухниточном переплетении путем ввода третьей системы параллельных нитей вдоль направления зон.The problem is achieved in that the braided preform for the manufacture of composite structural parts of complex shape, consisting of a combination of two-thread and three-thread weave zones, contains two-thread weave parallel zones, alternating with three-thread weave parallel zones, while parallel three-thread weave zones are formed on a two-thread weave by introducing a third system of parallel threads along the direction of the zones.
Кроме того, зоны с двухниточным переплетением могут быть выполнены с расположением нитей под углом, равным 7-45° к продольной оси преформы, или с расположением нитей под углом, равным 45-83° к продольной оси преформы.In addition, areas with double thread weaving can be performed with the arrangement of threads at an angle equal to 7-45 ° to the longitudinal axis of the preform, or with the arrangement of threads at an angle equal to 45-83 ° to the longitudinal axis of the preform.
Такая конструкция плетеной преформы позволяет изготовить изделие из ПКМ сложной пространственной формы с ребрами жесткости без использования трудоемких швейных и раскройных операций.This design of the woven preform allows you to make a product from PCM of complex spatial shape with stiffeners without the use of laborious sewing and cutting operations.
Перечень фигур на чертежах.The list of figures in the drawings.
Изобретения поясняются чертежами, на которых:The invention is illustrated by drawings, in which:
- Фиг.1 показывает общий вид плетенной преформы;- Figure 1 shows a General view of a woven preform;
- Фиг.2 и 3 показывает деформацию стенок изделия в виде П-образной балки;- Fig.2 and 3 shows the deformation of the walls of the product in the form of a U-shaped beam;
- Фиг.4 показывает образование криволинейной формы балки деформацией растяжения стенок;- Figure 4 shows the formation of the curved shape of the beam by tensile deformation of the walls;
- Фиг.5 показывает общий вид плетенной преформы, предназначенной для изготовления панели с ребрами;- Figure 5 shows a General view of a woven preform designed for the manufacture of panels with ribs;
- Фиг.6 показывает образование криволинейной формы панели деформацией растяжения ребер;- Fig.6 shows the formation of a curved shape of the panel by tensile deformation of the ribs;
- Фиг.7 показывает образование криволинейной формы панели деформацией сжатия ребер.- Fig.7 shows the formation of a curved shape of the panel by compression deformation of the ribs.
Осуществление изобретения.The implementation of the invention.
Изобретение реализуется следующим образом.The invention is implemented as follows.
Плетеная преформа для изготовления композиционных конструкционных деталей сложной формы состоит из комбинации зон двухниточного и трехниточного переплетения. При этом преформа содержит параллельные в виде лент зоны с двухниточным переплетением, перемежающиеся параллельными зонами с трехниточным переплетением. Параллельные зоны с трехниточным переплетением образованы на двухниточном переплетении путем ввода третьей системы параллельных нитей вдоль направления зон.The woven preform for the manufacture of composite structural parts of complex shape consists of a combination of two-thread and three-thread weave zones. In this case, the preform contains parallel in the form of tapes zones with a two-thread weave, alternating with parallel zones with a three-thread weave. Parallel zones with a three-thread weave are formed on a two-thread weave by introducing a third system of parallel threads along the direction of the zones.
Зоны с двухниточным переплетением могут быть выполнены с расположением нитей под углом φ, равным: 7-45° или 45-83° к продольной оси материала.Zones with double thread weaving can be performed with the arrangement of threads at an angle φ equal to: 7-45 ° or 45-83 ° to the longitudinal axis of the material.
Плетенная преформа может быть выполнена с различным количеством зон.Braided preform can be made with a different number of zones.
Плетеная преформа для изготовления деталей типа балки швеллерного сечения представлена на Фиг.1. Преформа состоит из параллельно расположенных зон 1, 2, 3 с различными видами переплетения. Зоны 1 и 3 имеют двухниточное переплетение, а зона 2 имеет трехниточное переплетение.Wicker preform for the manufacture of parts such as beam channel sections shown in Fig.1. The preform consists of parallel zones 1, 2, 3 with various types of weaving. Zones 1 and 3 have a two-thread weave, and zone 2 has a three-thread weave.
В преформе нити располагаются симметрично относительно оси 4 материала под углом φ, при этом сетевой угол переплетения (угол между нитями) равен 2 φ.In the preform, the threads are arranged symmetrically with respect to the axis 4 of the material at an angle φ, while the network angle of weaving (the angle between the threads) is 2 φ.
Величина деформации стенок преформы определяется максимальным и минимальным уголом φ (фиг.2), который зависит от внутреннего R1 и внешнего радиуса R2 изготавливаемой детали.The magnitude of the deformation of the walls of the preform is determined by the maximum and minimum angle φ (figure 2), which depends on the inner R1 and outer radius R2 of the workpiece.
Преформу выполняют с углом φ расположения нитей в зонах с двухниточным переплетением равным по формулам:The preform is performed with the angle φ of the location of the threads in areas with double-thread weaving equal in formulas:
где R1, R2 - внутренний, внешний радиусы детали, получаемой из преформы, соответственно, ммwhere R1, R2 - internal, external radii of the part obtained from the preform, respectively, mm
Rmin, Rmax - минимальный, максимальной радиусы детали, получаемой из преформы, соответственно мм;Rmin, Rmax - minimum, maximum radii of the part obtained from the preform, respectively mm;
φmax, φmin - минимальный, максимальной углы перекоса нитей материала соответственно, рад;φmax, φmin - minimum, maximum skew angles of the material threads, respectively, rad;
R0 - средний радиус изделия с углом φ=45°.R0 is the average radius of the product with an angle of φ = 45 °.
Двухниточное переплетение образует структуру материала из ячеек в виде квадрата, прямоугольника, ромба или параллелограмма. Такие ячейки могут изменять свою форму за счет изменения сетевого угла между прилежащими сторонами, величина изменения которого составляет от 7° до 83° и зависит от плотности переплетения нитей в структуре плетеного материала.Two-thread weaving forms a material structure of cells in the form of a square, rectangle, rhombus or parallelogram. Such cells can change their shape by changing the network angle between the adjacent sides, the magnitude of the change of which is from 7 ° to 83 ° and depends on the density of the weave of the threads in the structure of the woven material.
Трехниточное переплетение образует структуру из треугольных ячеек, которые не могут изменять свою форму за счет изменения сетевого угла между прилежащими сторонами и в таких материалах деформационная способность отсутствует.Three-strand weaving forms a structure of triangular cells that cannot change their shape due to a change in the network angle between adjacent sides and there is no deformation capacity in such materials.
В результате появляется возможность создавать зоны с высокой деформационной способностью материала. Зоны 1 и 3 могут деформироваться путем сжатия или растяжения материала, при этом зона 2 не деформируется.As a result, it becomes possible to create zones with high deformation ability of the material. Zones 1 and 3 can be deformed by compressing or stretching the material, while zone 2 is not deformed.
Преформа изготавливается из углеволокнистых, стекловолокнистых, базальтовых и других видов волокон.The preform is made of carbon fiber, fiberglass, basalt and other types of fibers.
Ширина и длина преформы, количество и расположение зон подбираются в зависимости от размеров и форм изделия.The width and length of the preform, the number and arrangement of zones are selected depending on the size and shape of the product.
Плетеную преформу получают на плетельном оборудовании за счет образования параллельных зон комбинациями двухниточного переплетения - зоны 1 и 3 и трехниточного переплетения - зона 2. В зонах префомы с двухниточным переплетением две системы нитей располагают под углом φ от 7 до 83° по отношению к оси 4 вырабатываемого материала путем подбора скорости плетения. Для образования зон с трехниточным переплетением вводят третью систему параллельных нитей параллельно оси материала путем стандартной заправки дополнительных основных нитей.The braided preform is obtained on braiding equipment due to the formation of parallel zones by combinations of two-thread weaving - zones 1 and 3 and three-thread weaving - zone 2. In prefoma zones with two-thread weaving, two systems of threads are arranged at an angle φ from 7 to 83 ° with respect to axis 4 of the produced material by selecting the speed of weaving. To form zones with a three-thread weave, a third system of parallel threads is introduced parallel to the axis of the material by standard dressing of additional main threads.
Преформы по разрабатываемому изобретению могут быть использованы для производства: уголковых криволинейных профилей, панелей сложной пространственной формы, преформ кольцевой и тороидальной формы, например окантовка иллюминатора.The preforms according to the developed invention can be used for the production of: corner curved profiles, panels of complex spatial shapes, preforms of a ring and toroidal shape, for example, window trim.
Пример 1Example 1
Формообразование сложной формы балки с П-образным сечением (фиг.3) осуществляют путем цилиндрического изгиба зоны с трехниточным плетением и расположения стенок 6, 7 из зон двухниточного плетения перпендикулярно к полке 8.Forming a complex shape of a beam with a U-shaped cross-section (Fig. 3) is carried out by cylindrical bending of a three-thread weaving zone and arranging
При изготовлении балки с внутренними стенками производят деформацию сжатия стенок балки, которая увеличивается от полки к краю стенки и зависит от радиуса изгиба полки и высоты стенок. В этом случае в преформе используют переплетение с углом φ в интервале от 7 до 45°, что увеличивает деформационную способность сжатия стенок балки.In the manufacture of beams with internal walls, a compression deformation of the walls of the beam is produced, which increases from the shelf to the edge of the wall and depends on the radius of the bend of the shelf and the height of the walls. In this case, the preform uses weave with an angle φ in the range from 7 to 45 °, which increases the deformation ability of compression of the walls of the beam.
При изготовлении балки с внешними стенками 9, 10 (фиг.4) производят деформацию растяжения стенок балки, которая увеличивается от полки 11 к краю стенки и зависит от радиуса изгиба полки и высоты стенок. Поэтому в преформе используют переплетение с углом φ в интервале от 45 до 83°. В обоих случаях изгиб полки балки - зона 2 осуществляется без деформации структуры материала.In the manufacture of beams with
Пример 2. Example 2
Формообразование панели сложной формы с Ш-образным сечением (фиг.5) осуществляют путем цилиндрического изгиба полок панелей, выполненных из трехниточного плетения, и расположения стенок, выполненных из двухниточного плетения, в плоскостях, перпендикулярных к полке, пересекающих линии 17, обозначающие границы между зонами.The shaping of panels of complex shape with a W-shaped cross-section (Fig. 5) is carried out by cylindrical bending of the shelves of panels made of three-strand weaving, and the arrangement of walls made of double-strand weaving in planes perpendicular to the shelf, intersecting lines 17, indicating the boundaries between the zones .
При изготовлении плетеной преформы для оребренной панели формируют необходимое количество параллельных зон с двухниточным - зоны 13, 15 и трехниточным переплетением - зоны 12, 14, 16 в зависимости от числа ребер изделия. При этом ширину стенок (зоны 13 и 15) берут равными двум высотам ребер изделия.In the manufacture of a woven preform for a finned panel, the required number of parallel zones with two-thread zones —
Для получения ребер 18, 19, 21, 22 (фиг.6, 7) зоны складывают по середине и закрепляют после изгиба клеевыми или ниточными соединениями на швейной машине по линиям основания ребер 20, 23 на полках 24, 25.To obtain the
При изготовлении преформы панели с внутренними ребрами (фиг.6) производят деформацию сжатия ребер панели, которая увеличивается от полки 24 к краю ребер 18, 19 и зависит от радиуса изгиба полки и высоты ребра. В этом случае в преформе используют переплетение с углом φ в интервале от 7 до 45°.In the manufacture of a panel preform with internal ribs (FIG. 6), a compression deformation of the panel ribs is produced, which increases from the
При изготовлении префомы панели с внешними ребрами (фиг.7) производят деформацию растяжения ребер, которая увеличивается от полки 25 к краю ребер и зависит от радиуса изгиба полки и высоты ребер. Поэтому в преформе используют переплетение углом φ в интервале от 45 до 83°.In the manufacture of prefoma panels with external ribs (Fig.7) produce tensile deformation of the ribs, which increases from the
Изготовленные изложенными способами преформы подвергаются дальнейшей пропитке и полимеризации известными способами формования.Preforms made by the above methods are subjected to further impregnation and polymerization by known molding methods.
Использование в плетеных преформах комбинированных переплетений с образованием зон с разными деформационными свойствами позволяет создавать преформы сложной формы с зональным изменениями свойств. Это значительно расширяет область применения, создает возможности получения новых видов плетеных преформ для армирования изделий из композиционных материалов. Вследствие этого улучшаются технические, экономические и эксплуатационные характеристики. Кроме того, существенно упрощается технология изготовления, снижается трудоемкость, повышается производительность труда.The use of combined weaves in woven preforms with the formation of zones with different deformation properties allows creating complex preforms with zonal changes in properties. This greatly expands the scope, creates opportunities for new types of woven preforms for reinforcing products from composite materials. As a result, technical, economic and operational characteristics are improved. In addition, manufacturing technology is greatly simplified, labor intensity is reduced, labor productivity is increased.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013148607/12A RU2540755C1 (en) | 2013-12-19 | 2013-12-19 | Braided preform for manufacture of composite articles of complex shape |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013148607/12A RU2540755C1 (en) | 2013-12-19 | 2013-12-19 | Braided preform for manufacture of composite articles of complex shape |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2540755C1 true RU2540755C1 (en) | 2015-02-10 |
Family
ID=53286962
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013148607/12A RU2540755C1 (en) | 2013-12-19 | 2013-12-19 | Braided preform for manufacture of composite articles of complex shape |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2540755C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU219979U1 (en) * | 2022-11-14 | 2023-08-17 | Общество с ограниченной ответственностью "СмартСервис" | STRUCTURAL MULTILAYER WOVEN PREFORM OF AIRCRAFT INTEGRAL PANEL |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6345598B1 (en) * | 2000-09-22 | 2002-02-12 | 3Tex, Inc. | 3-D braided composite valve structure |
EP0721835B2 (en) * | 1994-12-29 | 2002-12-11 | Goodrich Corporation | Shaped filamentary structures and methods of making |
US20080128073A1 (en) * | 2006-11-30 | 2008-06-05 | Ming Xie | Composite an containment case and method of fabricating the same |
RU2346092C1 (en) * | 2007-11-26 | 2009-02-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный университет дизайна и технологии (МГУДТ) | Solid-woven casing with combination of two-strand and three-strand textures |
RU2358049C1 (en) * | 2007-11-26 | 2009-06-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный университет дизайна и технологии (МГУДТ) | Method of manufacturing solid-woven covers with reinforcing elements |
EP2462975A1 (en) * | 2006-10-12 | 2012-06-13 | C. R. Bard, Inc. | Inflatables structure with braided layer |
-
2013
- 2013-12-19 RU RU2013148607/12A patent/RU2540755C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0721835B2 (en) * | 1994-12-29 | 2002-12-11 | Goodrich Corporation | Shaped filamentary structures and methods of making |
US6345598B1 (en) * | 2000-09-22 | 2002-02-12 | 3Tex, Inc. | 3-D braided composite valve structure |
EP2462975A1 (en) * | 2006-10-12 | 2012-06-13 | C. R. Bard, Inc. | Inflatables structure with braided layer |
US20080128073A1 (en) * | 2006-11-30 | 2008-06-05 | Ming Xie | Composite an containment case and method of fabricating the same |
RU2346092C1 (en) * | 2007-11-26 | 2009-02-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный университет дизайна и технологии (МГУДТ) | Solid-woven casing with combination of two-strand and three-strand textures |
RU2358049C1 (en) * | 2007-11-26 | 2009-06-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный университет дизайна и технологии (МГУДТ) | Method of manufacturing solid-woven covers with reinforcing elements |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU219979U1 (en) * | 2022-11-14 | 2023-08-17 | Общество с ограниченной ответственностью "СмартСервис" | STRUCTURAL MULTILAYER WOVEN PREFORM OF AIRCRAFT INTEGRAL PANEL |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6150870B2 (en) | Woven preform, fiber reinforced composite, and production method thereof | |
RU2550860C2 (en) | Woven preform, composite material and method for their manufacturing | |
RU2612993C2 (en) | REINFORCEMENT ELEMENT WITH π-SHAPED CROSS-SECTION FROM COMPOSITE MATERIAL, IN PARTICULAR, GAS TURBINE ENGINE FAN PLATFORM, AND ITS PRODUCTION METHOD | |
CN103046223B (en) | Method and device for forming two-dimensional knitted prefabricated member with special variable cross-section curved surface | |
JP5129255B2 (en) | 3D surface weaving | |
RU2016117234A (en) | FIBER STRUCTURE WITH COMBINING PASSES | |
RU112664U1 (en) | TECHNOLOGICAL COMPLEX FOR PRODUCTION OF COMPLEXLY REINFORCED ARTICLES FROM POLYMERIC COMPOSITE MATERIALS | |
RU2540755C1 (en) | Braided preform for manufacture of composite articles of complex shape | |
CN102051763B (en) | Yarn-adding braiding method for three-dimensional braided special-shaped prefabricated member | |
US20230183891A1 (en) | Curved Preform and Method of Making Thereof | |
CN109963703A (en) | There is the molding machine and method of the rotation fiber prefabricated component of variation profile on radial section | |
Bhattacharya et al. | Novel method of weaving three‐dimensional shapes | |
CN106048858A (en) | Overall weaving method for 2.5D abnormally-shaped fabric | |
CN104790116B (en) | A kind of Varying-thickness layer connects the preparation method of construction fabric | |
RU2713990C1 (en) | One-piece multilayer shell with stiffeners and method of its formation | |
RU2358049C1 (en) | Method of manufacturing solid-woven covers with reinforcing elements | |
RU2751123C2 (en) | Hollow multilayer woven preform of a bulk structure with twill-line effect imitation and method of manufacture thereof | |
CN108823729A (en) | A kind of integrally formed carbon fibre composite heald frame of 3 D weaving | |
Lee et al. | The effect of weft binder path length on the architecture of multi-layer woven carbon preforms | |
RU2459894C1 (en) | Webbing of complex geometric configuration for volumetric reinforced composite items | |
RU2800722C1 (en) | Methods for forming a woven multilayer shell (variants) | |
RU2752184C1 (en) | Method for manufacturing two- and three-layer seamless casings | |
RU2747636C1 (en) | Long-sized small diameter thin-walled pipe from carbon-carbon composite material and method of its production | |
RU2768942C1 (en) | Hollow multilayer woven frame of three-dimensional structure and method of manufacturing thereof | |
CN106319751B (en) | A kind of control of two-dimensional braided method of negative cruvature profiled preform |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161220 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20181005 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20191220 |