[发明专利]用来形成纤维加强的复合结构的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用来形成诸如复合管件或类似物的纤维加强的复合结构的方法。

背景技术

通常采用一种方法生产复合管件，在该方法中，用预浸渍材料以重叠方式缠绕金属心轴，然后用压实系统在这个复合结构上施加压力，然后使热固性和/或热塑性树脂基质固结，继而从产品中移除心轴。预浸渍材料广泛用于制造复合部件和结构。预浸渍材料是热固性和/或热塑性树脂基质与纤维加强件的组合体。预浸渍材料的纤维是相互平行地延伸的连续纤维。通过堆叠任选地具有不同类型的纤维、不同的树脂基质和/或不同的层重量的单向带的单个层而产生预制件，使得预制件的层包含的纤维沿不同方向延伸。

为了改善复合管件受到对其使用而言特有的载荷时的性能，预制件的加强纤维的主要部分应当被取向以改善管件的性能。然而，已有的制造方法不允许在不对管件的均匀性产生不良的影响的前提下以高水平的品质实现这种结果。具体地说，通常使用辊子卷绕工艺而制造这种复合管件。辊子卷绕包括下列步骤：卷绕预浸渍材料的预制件或单个层，该预制件或单个层的长度与管件一样、并且其宽度对应于绕心轴的一定数量的旋转圈数。从而，每一个卷绕的预制件或层的开始和结束导致管件中的缺陷。此外，这个辊子卷绕工艺可能需要数个步骤来实现总的所需厚度，并且管件的品质随着操作者的技能和经验的不同而不同。

因而，本发明的目标是提供一种用来形成纤维加强的复合结构的方法，其中，能够避免上述缺点。

发明内容

本发明涉及一种用来形成诸如复合管件的纤维加强的复合结构的方法，该方法包括下列步骤：

a)提供至少一个预制件，所述至少一个预制件包括至少一个第一层和至少一个后续层，其中，所述层中的每一个层包括热固性和/或热塑性树脂基质和纤维，并且其中，所述第一层中的纤维的方向不同于所述后续层中的纤维的方向；

b)从心轴的第一端部区域到该心轴的第二端部区域和/或从所述第二端部区域到所述第一端部区域用所述预制件以螺旋方式缠绕该心轴，使得所述第一层中的纤维方向相对于由该心轴限定的轴向方向取向以改善若干性能；

c)作为步骤b)的替代，从该心轴的所述第一端部区域到该心轴的所述第二端部区域用至少两个预制件以螺旋方式缠绕该心轴，所述预制件中的一个预制件顺时针缠绕并且所述预制件中的另一个预制件逆时针缠绕，使得所述预制件中的至少一个预制件的层中的纤维方向相对于由该心轴限定的轴向方向取向以改善若干性能；

d)重复步骤b)或c)，直到预制件的相继绕组限定特定三维结构；

e)用压力压实所述特定三维结构；

f)通过施加树脂系统所需的热循环而使所述特定三维结构固结。

上述方法的优选特征在从属权利要求2到28中限定。

在这样构造的情况下，本发明的方法允许同时施加多层预浸渍材料，使得沿工作方向取向的单向纤维的比例大于相对于所述工作方向倾斜地取向的单向纤维的比例。此外，本发明的方法允许控制绕组的相邻各圈之间的重叠、不重叠或间隙的存在，从而增进管件的品质。这个方法也使得制造成本能被降低。

这个方法还以连续的方式实现管件的生产，其中，不同的心轴被布置为按顺序相互接续，这使生产速率得以提高。

通过这种方法缠绕预制件来控制预制件中的张力，能够获得更好的均匀性且有利于厚壁管件的品质提高。最后，这个方法能够带来管件性质的一致性，这是因为，在锥形的和/或任意形状截面的管件的情况中，在管件上施加两次预制件之后，该方法通过调节预制件的形状和/或预制件的施加角度而允许更好地控制纤维的取向。

附图说明

本发明的其它特征和优点将从本发明的数个实施例的详细描述更清楚地显现，实施例由附图示出，附图中：

图1是适合于用于本发明的方法的预制件的图解表示；

图2a和2b是示意图，其中图示出适合于用于本发明的方法的设备；

图3a是类似于图2b的视图，其中示出通过本发明的方法形成的管件的对接的预制件布置；

图3b是类似于图3a的视图，其中示出通过本发明的方法形成的管件的重叠的预制件布置；

图3c是类似于图3a的视图，其中示出通过本发明的方法形成的管件的间隔的预制件布置；

图4a和4b示出适合于用于本发明的方法的一种替代设备；

图5a、5b和5c是示意性结构图，其中示出适合于用于本发明的方法的另一替代设备；