[发明专利]用于在径向截面上成形具有演化轮廓的旋转纤维预制件的设备和方法

说明书

本发明涉及一种用于成形在径向截面上具有变化轮廓的旋转纤维预制件的设备(10)，其包括被设计成以卷绕的条带的形式存储纤维织构(210)的存储心轴(300)，至少一个从动辊(400，500)和旋转模具(600)，纤维织构在其上通过卷绕成形，至少一个从动辊放置在存储心轴和旋转模具之间，设备包括至少一个用于调节施加到纤维织构上的张力的装置(700)，并且该装置包括一排杆(70)，所述杆(70)在平行于所述至少一个从动辊的旋转轴线的第一方向上对齐，每根杆在自由端上具有终端件(72)，该终端件设计成与纤维织构接触。

背景技术

本发明涉及通过卷绕纤维织构成形纤维预制件，该纤维织构通过三维(3D)或多层编织获得。这种纤维预制件构成纤维增强结构用于复合材料部件。

本发明更具体地涉及用于形成轴对称复合材料部件的增强件的纤维预制件，所述轴对称复合材料部件具有在截面变化(形状和/或厚度变化)的轮廓，诸如航空发动机风扇壳体。用于这种部件的纤维预制件是通过编织纤维织构并在张力下将该织构卷绕到轴对称模具上而制成的，该轴对称模具包括径向截面的卷绕表面，该径向截面的卷绕表面包括对应于要制造部件的轮廓的凸起部分。

为了使纤维织构适应注塑模具形状的变化，使用形状编织(shape weaving)，也称为“轮廓编织(contour weaving)”或“轮廓线编织(outline weaving)”，其包括根据在纤维织构的宽度上的位置卷取不同长度的经纱，纤维织构以条带形式编织，以便获得经纱长度(切向方向)之间的比率，其与限定要制造最终部件的变化轮廓的半径之间的比率相似。

以这种方式编织的纤维织构储存在存储心轴上，用于随后在张力下卷绕到轴对称注塑模具上，该轴对称注塑模具包括在径向截面中具有与要制造部件的轮廓相对应的凸起轮廓的卷绕表面。当织构被卷绕到模具上时，其被存储心轴置于张力下，存储心轴也被称为“卷取”心轴，在存储心轴和注塑模具之间放置一个或多个从动辊。从动辊具有在其轴向宽度上变化的半径，以便限定外表面或凸起轮廓，该外表面或凸起轮廓在存储心轴和注塑模具之间用于保持在编织期间限定的纱线长度比率。因此，保持纱线长度比率用于维持纤维织构中的均匀张力。

当纤维预制件在模具上成形时，纤维织构通过多匝卷绕。对于每匝，限定凸起轮廓的各个半径之间的比率根据已经卷绕的纤维织构的层而变化。当最终部件中的形状和/或厚度比率大时，这些轮廓变化本身更大。

当纤维织构卷绕在注塑模具上时，由于编织轮廓与其所卷绕的真实轮廓之间的差异，纤维织构可能偏移，从而导致在整个织构上的某些轴向位置处的张力损失。横跨部件宽度的这些不平衡张力可导致诸如波纹、纤维屈曲、纤维被挤压、不需要的额外厚度区域和不合规格的纤维体积分数的缺陷。这些张力不平衡还使通过卷绕来使纤维织构的成形复杂化，特别是通过导致折痕的形成或未对准的形成使纤维织构的成形复杂化，从而使纤维织构的成形更加费力并且花费更长的时间。

发明内容

本发明旨在提供上述缺点的解决方案。

为此，本发明提出了一种用于在径向截面上成形具有变化轮廓的轴对称纤维预制件的设备，该设备包括用于以卷绕的条带的形式存储纤维织构的存储心轴，一个或多个从动辊，以及轴对称模具，纤维织构通过卷绕在轴对称模具上而成形，从动辊放置在存储心轴和轴对称模具之间，存储心轴、从动辊和模具具有沿着它们的旋转轴线变化的半径，以便限定具有相应的凸起轮廓的外表面，该设备包括至少一个张力调节装置，用于调节纤维织构上的张力，所述张力调节装置包括至少一排杆，所述杆在平行于一个或多个从动辊的旋转轴线的第一方向上对齐：

-每根杆在自由端具有终端件，以便与纤维织构接触；和

-每根杆可在垂直于所述第一方向的第二方向上移动。