[发明专利]一种制造编织纤维预制件和复合材料部件的方法

说明书

本发明提供一种制造编织纤维预制件(10)的方法，所述编织纤维预制件浸渍有基质前体树脂，所述树脂在原料状态下具有玻璃化转变温度Tg⁰，该方法包括：用树脂浸渍纱线或股线(41)；用保持Tg⁰至Tg⁰+10℃温度的浸渍纱线或股线进料织机(20)；然后在织机中编织纱线或股线，以获得树脂浸渍的编织纤维预制件。本发明还提供了一种制造复合材料部件的方法和一种用于制造纤维预制件的装置。

发明背景

本发明涉及制造包括由基质致密化的纤维增强件的复合材料部件和编织纤维预制件的方法的一般领域。

现在，在航空领域中使用复合材料是为了减少部件的重量以提高发动机的整体效率的常见措施。例如，当前，航空涡轮发动机的风扇的叶片或壳体由有机基质复合材料制成。

为了制造复杂形状的部件，例如上面提到的那些，特别已知的是通过注入树脂来模塑的方法，称为树脂传递模塑(RTM)。已知的方法包括：取先前-编织的干纤维预制件，在模具中成形，然后将树脂注入所述预制件的孔中，从而在所述树脂经过聚合热处理后获得复合材料部件。

然而，RTM方法存在缺陷。为了使以这种方式制造的部件具有良好的机械强度，通常需要通过向其中加入添加剂来增加树脂的韧性，这也增加了其粘度。这种更粘稠的树脂难以在RTM方法中使用，因为它需要大的注射压力。另外，在注射期间，预制件内的树脂形成优选的路径，从而在最终部件中留下难以消除的孔。同样，当使用加捻纤维股线时，注入的树脂通常更难以堵塞存在于纤维之间和股线之间的微孔。最后，上述问题在树脂固化时降低了聚合反应的均匀性，并且从长远来看，这可能导致在最终部件中产生内应力，从而降低其寿命。

还已知使用预先浸渍有树脂的层片的方法，也称为“预浸料”。预浸料的使用可以使用比RTM方法中更粘稠的树脂，并且可以使基质具有改善的韧性。然而，预浸料通常是二维织物的形式，其不适于制造复杂的三维部件。

因此存在对用于制造呈现改善的机械强度，并且不存在上述缺点的复合材料部件的方法的需要。

发明目的和概述

因此，本发明的主要目的是减轻这些缺点，通过提出以下方法实现：在第一方面，一种制造浸渍有基质前体树脂的编织纤维预制件的方法，所述树脂在原料状态下呈现玻璃化转变温度Tg⁰，该方法包括：

-用树脂浸渍纱线或股线；

-用温度保持在Tg⁰至Tg⁰+10℃范围内的浸渍的纱线或股线进料织机；和

-在织机中编织纱线或股线以获得树脂浸渍的编织纤维预制件。

术语“原料状态的树脂”或“原料树脂”用于表示尚未固化或暴露于其聚合或固化可开始的温度的树脂。换句话说，Tg⁰对应于树脂的玻璃化转变温度，其呈现基本为零的聚合度。因此可以区分Tg⁰和Tg^∞，后者对应于固化树脂的玻璃化转变温度，即其中聚合已经完全或几乎完全完成。在通常的方式中，原料玻璃化转变温度Tg⁰小于聚合树脂的玻璃化转变温度Tg^∞。

用于制造纤维预制件的本发明方法用于获得树脂浸渍的编织预制件，例如通过三维或多层编织获得。因此，所得纤维预制件可构成具有复杂形状的复合材料部件的纤维增强件。另外，预制件可以用比RTM方法中通常使用的树脂更粘稠的树脂浸渍，因为不需要注入来浸渍和致密化预制件。举例来说，这种树脂是用于预浸料的已知树脂。因此，可以从具有通过三维编织获得的纤维增强件的部件中的那些树脂的高韧性中受益。下面详细描述制造这种部件的方法。