[发明专利]由一个或多个材料层生产层压板的方法和装置

说明书

本发明涉及用于围绕芯轴(30)和围绕芯轴(30)的纵向轴缠绕一个或多个材料层(18a)的每个材料层的部分的方法和装置(14a)，其中每个材料层(18a)包括纤维并且进行缠绕使得对于每个材料层(18a)的缠绕部分，大多数纤维的每一个相对于芯轴(30)的纵向轴成角度地设置，以及：(1)将带(82)设置在材料层(18a)上，使得带(82)的至少一部分覆盖每个材料层(18a)的缠绕部分的至少一部分，且带(82)的部分的长尺寸基本上平行于芯轴(30)的纵向轴；和/或(2)将缠绕部分的邻近部分点接合在一起。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年3月1日提交的美国临时专利申请序列号62/301,961和2017年1月3日提交的美国临时专利申请序列号62/441,820的优先权。每个上述引用的公开的全部内容通过引用明确地并入本文，而没有放弃声明(disclaimer)。

技术领域

本发明总体上涉及复合材料，且更具体地，但不限制地，涉及用于由一个或多个材料层诸如例如一个或多个单向纤维带(unidirectional fiber tapes)生产层压板(laminate)诸如例如，斜交铺层压板(angle-ply laminate)的方法和系统。

背景技术

在制造部件时，可将层压板放置在部件之上和/或之内，以在某些区域中提供额外的强度和/或刚度，从而有助于部件满足强度、刚度、重量和其他要求。对于一些部件，可能需要相对复杂的层压板，例如包括一个或多个斜交铺薄层(angle-ply laminae)的那些，每个薄层具有相对于薄层的长尺寸(long dimension，长维度)以多个角度中的一个或多个取向的纤维。

在许多情况下，薄层可包括复合带(composite tape)。可能由于制造困难，仅某些类型的复合带可以容易地获得，诸如例如，包括与带的长尺寸对齐的纤维的那些(例如，单向纤维带，0/90带等)。因此，为了使用容易获得的复合带获得相对复杂的层压板，通常需要昂贵的机器来精确地将带的部分(section)放置在所需的取向上以产生各种斜交铺薄层。

公开号US 2010/0075126和WO 2014/125268各自公开了用于通过以下方式生产斜交铺薄层的方法和装置：(a)将一个或多个复合带缠绕在芯轴(mandrel)上以形成管；和(b)切割该管以产生薄层。在这些方法和装置中，通过将带的边缘彼此连续地结合而沿着管彼此相对地定位复合带，这可能是复杂的和/或导致缺陷(imperfections)，例如在生产的薄层中的带的变形。这些方法和装置可能不足以保护复合带或生产的薄层免受在切割管期间或之后可能导致的损坏(例如，磨损(fraying)、纤维位错(fiber dislocation)等)。

发明内容

本公开的一些实施方式可有助于定位沿着芯轴相对于彼此围绕芯轴缠绕的材料层，同时通过包括以下各项和/或被配置为以下各项来减轻材料层的变形：(1)将带设置在材料层上，使得至少一部分带覆盖每个材料层的缠绕部分的至少一部分，并且在一些这样的实施方式中，带的部分的长尺寸基本上平行于芯轴的纵向轴；和/或(2)将缠绕部分的邻近(例如，边缘到边缘和/或重叠)部分或包裹(wrap)点接合(spot-joining)在一起，使得在一些这样的实施方式中，至少两个接合点位于沿着基本上平行于芯轴的纵向轴的线。

本公开的一些实施方式可以通过包括和/或配置成在材料层上设置带，使得带的至少一部分覆盖每个材料层的缠绕部分的至少一部分，保护围绕芯轴缠绕的材料层免受在材料层的缠绕部分切割(slit)期间或之后可能另外发生的损坏以产生层压板(laminate)，并且在一些这样的实施方式中，带的部分的长尺寸基本上平行于芯轴的纵向轴，并且切割带的部分和缠绕部分以产生层压板。