Посилення для п-подібних заготовок з витачками

 

ВКЛЮЧЕННЯ ПОСИЛАННЯМ

Всі патенти, патентні заявки, документи, посилання, інструкції виробника, описи, технічні вимоги до виробів і технологічні карти для будь-яких згаданих у цьому описі виробів включені в дану заявку шляхом посилання і можуть бути використані при реалізації винаходу.

ОБЛАСТЬ ТЕХНІКИ

Даний винахід в цілому відноситься до тканим заготівлях і, зокрема, до тканим заготівлях, використовуваним в посилених композитних матеріалах. Більш конкретно, справжній винахід ставиться до П-образним заготівлях, що містить утворені на них виточки і виконані з можливістю формування в дуже криволінійні форми. Ще більш конкретно, даний винахід відноситься до посиленням для що мають виточки П-подібних заготовок.

РІВЕНЬ ТЕХНІКИ

В даний час широко поширене використання посилених композитних матеріалів у виробництві структурних компонентів, зокрема, в таких областях застосування, де необхідні такі характеристики, як мала вага, міцність, жорсткість, термічна стійкість і здатність приймати потрібну форму. Такі компоненти використовуються, наприклад, у авіаційної, аерокосмічної галузі�, � в інших сферах застосування.

Зазвичай такі компоненти складаються з підсилюють матеріалів, впроваджених в зв'язуючі матеріали. Підсилює компонент може бути виконаний з матеріалів, таких як скловолокно, вуглецеве волокно, керамічне волокно, арамід, поліетиленове волокно і/або інших матеріалів, що демонструють необхідні фізичні, термічні, хімічні та інші властивості, серед яких основним є висока міцність при навантаженнях. За допомогою використання таких підсилюють матеріалів, які в кінцевому рахунку стають складовим елементом кінцевого компонента, готовому композитному компоненту надаються необхідні характеристики підсилюють матеріалів, такі як дуже висока міцність. Зазвичай складові підсилюють матеріали можуть бути тканими, в'язаними або іншим способом орієнтовані необхідні конфігурації або форми. Як правило, особлива увага приділяється забезпеченню оптимального використання властивостей, для отримання яких були обрані складові підсилюють матеріали. Зазвичай такі підсилюють заготовки комбінують зі зв'язуючим матеріалом для формування необхідних готових компонентів або для створення виробничого запасу вка, до неї і всередину заготовки може бути введений сполучний матеріал, таким чином, що підсилює заготівля зазвичай виявляється укладеної в сполучному матеріалі, і сполучний матеріал заповнює проміжні області між складовими елементами підсилює заготовки. Сполучний матеріал може бути будь-яким з широкого різноманіття матеріалів, таких як епоксидна смола, поліефір, бисмалеимид, вініловий ефір, кераміка, вуглець та/або інші матеріали, які також демонструють необхідні фізичні, термічні, хімічні та інші властивості. Матеріали, вибрані для використання в якості сполучного матеріалу, можуть бути або можуть не бути такими ж, як матеріал підсилює заготовки, і можуть мати або не можуть мати порівнянні фізичні, хімічні, термічні або інші властивості. Однак, як правило, вони не будуть належати одним і тим же матеріалів або не будуть мати порівнянні фізичні, хімічні, термічні або інші властивості, так як при використанні композитних елементів зазвичай на першому місці стоїть завдання в отриманні у готовому виробі поєднання характеристик, яке неможливо отримати шляхом використання одного складового матеріалу. Потім комбинированн�операції шляхом термічного затвердіння або іншими відомими способами і далі піддаються іншим операціям з виготовлення необхідного компонента. Тут важливо зазначити, що після такого затвердіння, затверділі маси зв'язуючого матеріалу, як правило, дуже сильно прилипають до усиливающему матеріалу (наприклад, підсилює заготівлі). В результаті навантаження на кінцевий компонент, зокрема, через сполучний матеріал, який діє як клей між волокнами, може бути ефективно передана і перенесена складовим матеріалом підсилює заготовки. Будь-розрив або уривчастість в підсилює заготівлі обмежували здатність заготовки переносити зусилля, що прикладається до готового компоненту.

Часто вимагається виготовлення компонентів таких конфігурацій, які відрізняються від таких простих геометричних форм, як, наприклад, пластини, листи, прямокутні або квадратні тверді тіла і т. п. Одним способом досягнення цього є об'єднання таких основних геометричних форм в необхідні більш складні форми. Одна така типова комбінація створюється шляхом приєднання підсилюють заготовок, виготовлених описаними вище способами, під кутом один до одного (як правило, прямим кутом). Звичайними призначеннями таких кутових конструкцій сполучених підсилюють заготовок є створення необхідної форми для формированиили зміцнення получающейся комбінації підсилюють заготовок і композитної структури, яку вона утворює проти відхилення або руйнування при дії на неї зовнішніх зусиль, таких як стиснення або розтягуюче зусилля. У будь-якому випадку, відповідна увага приділяється виконанню максимально міцного з'єднання між складовими компонентами. При досягнутої дуже високої міцності самих складових компонентів підсилює заготовки, неміцність зазначеного з'єднання по суті стає «слабкою ланкою» конструктивної «ланцюга».

Приклад перекрещивающейся конфігурації описаний в патенті США №6103337, розкриття якого включено тут за допомогою посилання. Даний джерело інформації описує ефективний засіб з'єднання двох підсилюють пластинок у формі «Т». Такий спосіб з'єднання може бути виконаний шляхом з'єднання першої підсилює панелі до другої підсилює панелі, розміщеної по крайці проти першої панелі.

За минулий час були внесені різні інші пропозиції щодо створення таких сполук. Було запропоновано формувати і затверджувати панельний елемент і похилий зміцнюючий елемент окремо один від одного, причому останній з вказаних елементів володіє єдиною поверхнею контакту панелі чи роздвоюється на одному кінці,а з'єднують за допомогою клейкого з'єднання поверхні (поверхонь) контакту панелі зміцнюючого елемента з поверхнею контакту іншого компонента, застосовуючи інтенсивний клей або інший адгезивний матеріал. Однак з додатком розтягуючого зусилля до затверділі панелі або поверхневого шару композитної структури, навантаження з неприйнятно низькими значеннями приведуть в результаті до утворення «сдирающих» сил, які відокремлюють зміцнюючий елемент панелі в місці контакту поверхонь, так як ефективність зазначеного з'єднання відповідає склеивающему речовині, а не сполучній або усиливающему матеріалів.

Застосування металевих болтів або заклепок на кордоні контакту таких компонентів неприпустимо, оскільки такі доповнення щонайменше частково руйнують та послаблюють цілісність самих композитних структур, збільшують вагу і вносять відмінності за коефіцієнтом теплового розширення між такими елементами і навколишнім матеріалом.

Інші підходи щодо вирішення цієї проблеми були засновані на принципі впровадження високоміцних волокон по всій ділянці з'єднання за допомогою таких способів як зшивання одного з компонентів з іншим і, покладаючись на зв'язок зшивання, впровадження таких зміцнювальних волокон і по всьому місця з'єднання. Один такий підхід описаний в патенті США №4331495 і у виділеному з нього патентомпозитними панелями, виготовленими з склеєних волоконних шарів. Перша панель роздвоєна з одного кінця, щоб формувати відомим в рівні техніки способом дві розходяться спільно плоскі поверхні контакту панелі, які були з'єднані з другої панеллю стібками з неотвержденной гнучкої композитної нитки, проходять крізь обидві панелі. Потім панелі і нитка піддається одночасному отверждению або «спільно отверждаются». Інший спосіб підвищення міцності з'єднання описаний в патенті США №5429853.

Незважаючи на те, що технічні рішення рівня техніки прагнули поліпшити структурну цілісність посиленого композитного елемента і досягали успіху, особливо щодо патент США №6103337, досі існує потреба в її поліпшенні або вирішенні проблеми із застосуванням підходу, відмінного від використання склеюючих речовин або механічного з'єднання. В цьому відношенні, один спосіб може бути реалізований за рахунок створення тканинної тривимірної (3D) структури спеціалізованими машинами. Однак пов'язані з створенням такої структури значні витрати і виключно потрібна наявність ткацької машини, орієнтованої на створення одиничної структури. Незважаючи на цей факт, 3D загЋми, так як вони забезпечують підвищену міцність і стійкість при руйнуванні порівняно із звичайними двомірними («2D») шаруватими композитними елементами. Ці заготовки особливо ефективні в областях застосування, де потрібно, щоб композитні елементи витримували навантаження, прикладені поза їх площині. Однак розглянуті вище заготовки рівня техніки обмежені в здатності протистояти високим навантаженням, що діє поза площині, які тчуться в автоматизованому процесі ткацького верстата, і забезпечувати змінну товщину частин заготовки.

Інший підхід повинен був укладатися у плетінні плоскої багатошарової структури і складанні її в 3D форму. Ранні спроби складання багатошарових заготовок у 3D форми, як правило, призводили до утворення спотворених частин при складанні заготовки. Спотворення виникає через те, що довжини волокон, в тому вигляді як вони виткані, відрізняються від довжин, які вони будуть мати при складеному заготівлі. Таке спотворення є причиною западин і хвилястості на ділянках, де довжини витканних волокон занадто малі, і нерівностей на ділянках, де довжини волокон занадто великі. Приклад структури візерунка 3D заготовки, яка може призвести до волнист в справжній документ за допомогою посилання.

Один підхід до вирішення зазначеної проблеми спотворення після складання розкритий у патенті США 6466675, весь зміст якого включено у даний опис допомогою посилання. Зазначений джерело інформації забезпечує плоску багатошарову структуру, яка може бути складена в Т-подібну або П-подібну 3D структуру, звану саме так через те, що складена частина заготовки може утворювати або один, або два виступи (для Т-подібній та П-подібної форми, відповідно), в загальному випадку перпендикулярних панелі або вихідного матеріалу. Рішення зазначеної проблеми досягається за рахунок регулювання довжини волокон протягом процесу плетіння для того, щоб запобігти вищевказані западини і складки в місці згину. В процесі плетіння деякі волокна плетуться занадто довгими, а інші волокна плетуться дуже короткими в області згину. Потім, по мірі складання заготовки, короткі і довгі волокна вирівнюються по довжині, забезпечуючи в результаті плавний перехід на згині.

Перевагою складених заготовок є міцне з'єднання між панеллю, яка підлягає посилення, що підсилює панеллю. Оскільки панелі плетуться разом, для них використовуються загальні підсилює матер�чи виступом і вихідним матеріалом або полицею більше не є слабкою ланкою, покладаючись виключно на міцність адгезивного речовини для міцності з'єднання, як при усилениях рівня техніки. Замість цього волокна заготовки сплітаються в одне ціле виступу і полку.

Однак часто складні форми, такі як вигини, вимагають посилення. Складені Т-подібні чи П-образні посилення вимагають формування виточок виступів для підгонки під криволінійну поверхню. По мірі того як матеріал полиці складеної заготовки приймає криволінійну форму, довжина криволінійної поверхні неминуче змінюється від внутрішньої частини вигину до зовнішньої сторони. Довжина дуги зовнішнього боку вигину, тобто поверхня з великим радіусом, коли загнута збільшується при одночасному зменшенні довжини дуги по внутрішній стороні вигину. Виступи типових складених заготовок не можуть змінювати довжину в разі необхідності, щоб відповідати криволінійної поверхні. Для відповідності криволінійної поверхні, на виступах повинні бути виконані виточки, тобто розрізи, які дозволяють виступу відповідати за формою зміненої довжині дуги.

Як правило, такий розріз виконується по радіусу місцевої кривої тощо, однак щоб відповідати зміні довжини можуть також�иволинейной заготівлі, зазначений виступ розрізається, і розрізані кромки можуть перекриватися, або видаляється зайвий матеріал. За аналогією, щоб відповідати збільшеній довжині по зовнішній стороні вигину, виступ розрізається, приводячи в результаті до утворення трикутного проміжку між розрізаними кромками виступу. В будь-якій конфігурації формування виточок руйнує безперервність підсилюючого матеріалу в кожному виступі. Формування виточок на виступах Т-подібної або П-подібної 3D заготовки може серйозно погіршити здібності заготовки з перенесення навантаження, оскільки формування виточок передбачає розрізання волокон, які забезпечують сприймає основну навантаження шлях поблизу кута. Способи рівня техніки не в достатній мірі задовольняють потреби у відповідному посилення заготовок з витачками, використовуваних для посилення криволінійних поверхонь.

Даний винахід спрямовано на заповнення недоліків рівня техніки, забезпечуючи посилення для 3D заготовки, зокрема 3D заготовки, має виточки.

СУТНІСТЬ ВИНАХОДУ

В силу вищевикладеного, метою цього винаходу є забезпечення посиленої 3D заготовки з витачками.

Іншою метою на� метою справжнього винаходу є забезпечення посилення з тканої тканини з розташованими в заданому напрямку нитками для заготовки з витачками.

Ще однією метою справжнього винаходу є забезпечення, як посилення, тканої тканини з розташованими в заданому напрямку нитками, виконаної з можливістю заповнення вилки між виступами П-образної 3D заготовки.

Для кращого розуміння цього винаходу, його функціональних переваг та конкретних цілей, що досягаються його застосуванням, автори винаходу посилаються на супровідний описовий матеріал, в якому проілюстровані кращі, а не обмежують варіанти реалізації винаходу.

Слід зазначити, що в даному описі і, зокрема, в пунктах формули винаходу та/або абзацах терміни, такі як «містить», «містить», «містить» і т. п. можуть мати значення, надане їм у Патентному законі США; наприклад, вони можуть означати «включає», «включений», «включає» і т. п.; і що терміни, такі як «по суті складається з» або «по суті складається з» мають значення, приписане їм у Патентному законі США. Такі терміни передбачають елементи, не розкриті явним чином, але виключають елементи, які зустрічаються в попередньому рівні техніки або які порочать основну чи нову відмінну особливість настоящеробним описом.

КОРОТКИЙ ОПИС КРЕСЛЕНЬ

Додаються креслення, приєднані для кращого розуміння винаходу, що є невід'ємною частиною цього опису. На представлених кресленнях проілюстровані різні варіанти реалізації винаходу, які разом з описом служать для пояснення принципів винаходу. На кресленнях:

Фіг.1 являє собою вид збоку звичайної П-образної 3D заготовки;

Фіг.2 являє собою вид у поперечному перерізі звичайної 3D заготовки Фіг.1, при цьому зазначене розтин виконано по лінії А-А;

Фіг.3 являє собою вид збоку звичайної 3D заготовки, що містить виточки;

Фіг.4 являє собою вид збоку звичайної 3D заготовки з витачками, сконфігурованої в загнуту або зігнуту конфігурацію;

Фіг.5 являє собою вид збоку посилення з тканини з розташованими в заданому напрямку нитками відповідно до одного варіанту реалізації цього винаходу;

Фіг.6 являє собою 3D заготівлю Фіг.2, що містить посилення з тканини з розташованими в заданому напрямку нитками Фіг.5, розміщене між виступами заготовки, відповідно до одного варіанту реалізації цього винаходу;

Фіг.7 ілюструє 3D заготівлю Фіг.2, містить усилензобретения;

Фіг.8 являє собою вид у розрізі Т-подібної заготовки, що містить посилення з тканини з розташованими в заданому напрямку нитками відповідно до одного варіанту реалізації цього винаходу;

Фіг.9 являє собою вид збоку в розрізі посилення з тканини з розташованими в заданому напрямку нитками відповідно до одного варіанту реалізації цього винаходу;

Фіг.10 ілюструє 3D заготівлю Фіг.2, містить посилення з тканини з розташованими в заданому напрямку нитками Фіг.9, розміщене між виступами заготовки відповідно до одного варіанту реалізації цього винаходу.

ДОКЛАДНИЙ ОПИС КРАЩИХ ВАРІАНТІВ РЕАЛІЗАЦІЇ

На Фіг.1 і 2 проілюстрована П-подібна 3D заготівля 100, що містить виткані як одне ціле залежні виступи 102(а) і 102(b) (спільно, «виступи 102»). Заготівля сформована з багатошарової плоскої тканої структури, витканої і складена відповідним чином, щоб створити виступи 102 (а) і 102 (b), що тягнуться від полки 104. Для фахівця в даній області техніки буде очевидно, що з складених заготовок можна отримати інші форми поперечного перерізу. Наприклад, з плоскою тканої заготовки може бути утворена Т-подібна ф�спеку заготовки при відсутності відстані а, відокремлює виступи 102, як якщо б, наприклад, внутрішні звернені один до одного поверхні 106 (а) і 106 (b) розташовувалися впритул.

Термін «волокно», в контексті даного розкриття, розуміється в широкому значенні і охоплює волокна, нитки або сплетення. Незважаючи на те, що вуглецеве волокно є кращим, винахід застосовне по суті до будь-якого іншого волокну включаючи, але без обмеження, такі волокна, які можуть бути такими, що розтягуються при вигині, наприклад, растягиваемое при вигині вуглецеве волокно або скло.

Для забезпечення ясності на Фіг.1-4 представлена довільно обрана система координат для ілюстрації орієнтації різних видів у просторі. Такого роду ілюстрація забезпечена в якості допомоги розуміння фігур і жодним чином не є частиною розкриття цього винаходу. У використовуваної на фігурах системі координат утокові (F) волокна чи нитки збігаються з віссю Х і основні (W) волокна чи нитки збігаються з віссю Y. Вісь Z перпендикулярна плоскої полиці 104.

Заготівля 100 компонується з основних (W) волокон або ниток 103 і уточних (F) волокон або ниток 105, як показано на Фіг.1. В деяких варіантах реалізації окремі основні (W) і утокові (F) волокна 10� відомих способів плетіння основні (W) волокна

103 і утокові (F) волокна 105 плетуться в полку 104 і 102 виступи, при цьому основні (W) волокна 103 проходять безперервно в напрямку Y як в полиці 104, так і у виступах 102. Утокові (F) волокна 105 проходять в напрямку Х в розгорнутій заготівлі. При складанні виступів для формування 3D заготовки, утокові (F) волокна 105 у виступах 102 орієнтуються в напрямку Z.

Як зображено на Фіг.2 виступи 102 мають вільні кінці 108 (а) та 108 (b), розташовані віддалено від полиць 104. Спільно вільні кінці 108 можуть бути загострені, як показано на Фіг.2. Передбачені й інші конфігурації вільних кінців в залежності від критеріїв проектування або інших міркувань. Неограничивающие приклади таких конфігурацій вільних кінців можуть охоплювати квадратні, закруглені або луковицеобразние поперечні перерізи. Суміжні виступи 102 можуть мати однакову конфігурацію кінця або можуть мати різні конфігурації кінця. Конфігурації кінця можуть змінитися по довжині заготовки, при необхідності.

Аналогічно, полку 104 містить кінцеві частини 110 (а) і 110 (b) (спільно, кінцеві частини 110), розташовані на кінцях полки 104. Як зображено на фігурах, кінцеві частини 110 представлені загостреними. Як і у випадку з загостреної форми. В якості альтернативних неограничивающих прикладів кінцеві частини 110 можуть бути квадратними, круглими або луковицеобразними або їх комбінаціями. Слід зазначити, що і виступи 102, і будь-які сторони полки 104 можуть мати рівні або нерівні довжини. Наприклад, виступ 102 (а) може бути довшим виступу 102 (b) або навпаки. Точно так само одна сторона полки 104 може бути більш широкою, ніж інша сторона.

3D заготівля 100 Фіг.1 показана з прямою конфігурацією, в якій верхня поверхня 112 полиці в основному є плоскою в напрямках Х і Y. Такі конфігурації можуть бути корисні в областях застосування, де потрібно плоска панель. Однак у багатьох областях застосування може знадобитися криволінійна заготівля для створення криволінійної 3D панелі. На Фіг.4 зображено один типовий неограничивающий приклад криволінійної панелі, придатної для деяких областей застосування. Як показано, полку 104 залишається плоскою, або майже плоскою, в напрямку осі Х або напрямку уточних (F) ниток. Проілюстрована конфігурація показує, що волокнам по осі Y, тобто основним (W) волокнам 103, задається вигнута або криволінійна конфігурація приблизно під 90°. По суті, основні (W) волокна 103, спочатку сигура 3 ілюструє звичайну містить виточки 3D заготівлю 101 до її загину, в якості відомої в рівні техніки. Виточки 116 зазвичай являють собою вирізи у виступі 102, тягнуться від вільного кінця 108 і завершуються у нижній боку 114 полки 104. Виточки можуть бути сформовані шляхом вирізу трикутних секцій з кожного виступу, на якій мається на увазі освіта виточок, як показано на Фіг.3. Перша сторона итреугольного шматочки, вилученого з виступу 102, збігається з вільним кінцем 108 виступу. Дві додаткові сторони виточки 116 проходять від кожного кінця першої сторони трикутника по напрямку до нижньої сторони 114 полки 104 і сходяться в одній точці в зазначеній нижньої сторони 114.

З іншого боку, виточки можуть бути одинарними насічками, простирающимися від вільного кінця 108 виступу 102 у напрямку до нижньої сторони 114 полки 104 і закінчуються в зазначеній нижньої сторони 114.

Коли заготовка 101 (Фіг.3) з трикутними витачками зігнута в конфігурацію, як показано на Фіг.4, кути витягнутої трикутної секції, наприклад 118 (а) та 118 (b), зводяться, дозволяючи панелі 104 заготовки приймати криволінійну форму. Пари суміжних кутів, наприклад 118a/118b, 118c/118d, 118e/118f (Фіг.3), можуть сходитися в одній і тій же площині, зберігаючи гладкими внутрішні поверхностния не потрібні гладкі плоскі поверхні виступів 102. У таких випадках можуть використовуватися виточки у вигляді одинарних насічок, а кромки вирізів можуть розташовуватися внахлестку по мірі загину заготовки. При необхідності можуть використовуватися множинні виточки будь-якого типу.

Незалежно від числа або типу використовуваних виточок, вплив на заготівлю зазвичай однакове. Будь надріз на виступі 102, що тягнеться від вільного кінця 108 до нижньої сторони 114 полки 104, буде розрізати всі основні (W) волокна 103 виступу 102 по довжині цього надрізу. Оскільки основні (W) волокна 103 забезпечують траєкторію, воспринимающую основне навантаження, поблизу кута загнутою заготовки 101, то розрізання основних (W) волокон 103 перериває траєкторію навантаження і може серйозно знизити здатність структури нести навантаження.

Найімовірніше, вирізи, які не паралельні уточним (F) волокнам 105 виступу 102, розріжуть один або більше уточних (F) волокон 105. Загалом зрозуміло, що будь надріз по підсилює волокон або ниток у виступах 102 створює розрив безперервності посилення і зменшує ефективність такого посилення. Зокрема розриви основних (W) волокон 103 значно послаблюють міцність заготовки.

Містить виточки загнута заготівля 101, проиллюстрированнаяй являє собою увігнуту лінію по стороні виступу.

У деяких випадках необхідно забезпечити заготівлю, зігнуту таким чином, щоб зазначені виступи перебували з зовнішнього боку вигину заготовки (не показано). Аналогічне створення виточок використовується для формування вигину, за яким 3D заготівля вигнута з боку виступу. Коли виступ розташовується із зовнішнього боку радіусу вигину, як правило, використовують прямі розрізи. Як, загалом, відомо, при загині заготовки витачками розкривається, і з прямих надрізів формуються трикутні проміжки.

Багато області застосування вимагають виготовлення заготовки складної кривої тощо, таким чином, щоб заготовка мала як увігнуті, так і опуклі кривої тощо по її довжині. У таких випадках заготівля, на деяких ділянках по її довжині, була б увігнутою з боку виступу або опуклою з боку виступу. Відповідно, виступи 102, на деяких дільницях, які були розташовані з внутрішнього боку вигину (наприклад, як показано на Фіг. 4), а на інших ділянках - з зовнішнього боку вигину.

Незалежно від напрямку вигину, або якщо взагалі вигин має місце, будь-яке переривання або розрив безперервності основних (W) або уточних (F) підсилюють волокон 103 і 105 у виступах 102 послаблює�сті таких волокон, які розташовані в основному (W) напрямку. Просочення заготовки, має надрізані або перервані основні (W) підсилюють волокна 103, зв'язуючим матеріалом забезпечує невелике підвищення міцності, оскільки міцність заготовки в такому разі суттєво залежить від міцності зв'язуючого матеріалу.

Для того щоб посилити містить виточки заготівлю 101, забезпечують тканина 201 з розташованими в заданому напрямку нитками, як показано на Фіг. 5, яка може бути прикріплена до одного або обох виступам 102 містить виточки заготовки 101, і перетворена заготівля може бути просочена смолою. Для фахівців в даній області техніки буде очевидно, що та ж сама або подібна тканина 201 з розташованими в заданому напрямку нитками могла б бути прикріплена до заготівлі без виточок для підвищення міцності, жорсткості або інших характеристик посилення заготовки.

Тканина 201 може бути виткана гладкою і складатися з основних (W) волокон або ниток 203 і уточних (F) волокон або ниток 205, які можуть бути орієнтовані по суті перпендикулярно один одному по всій тканині, як показано на Фіг. 5. Перша і друга лицьові поверхні 212, 213 тканини по суті виконані плоскими і разнеѸя двох або більше тканин з розташованими в заданому напрямку нитками або може бути досягнута шляхом плетіння єдиної багатошарової тканини з розташованими в заданому напрямку нитками або може бути досягнута шляхом плетіння плоскої тканини з розташованими в заданому напрямку нитками і складання її по довжині тканини. У будь-якому випадку товщина t тканини 210 з розташованими в заданому напрямку нитками не повинна бути більше, ніж d (Фіг. 2), тобто відстані між виступами 102 (а) і 102 (b), іноді іменується виделкою. Постать 5 містить ортогональні координати 206 у трьох містах на тканини 201 з розташованими в заданому напрямку нитками, що вказують орієнтацію локалізованих основних (W) волокон 203 і уточних (F) волокон 205 один щодо одного і щодо самої тканини 201. Переважно основні (W) волокна 203 неперервні по вигину, як показано на Фіг. 5.

Для деяких областей застосування може знадобитися використання тканини з розташованими в заданому напрямку нитками з товщиною t тканини меншою, ніж ширина вилки або відстань d між виступами 102 П-образної заготовки з тим, щоб залишити деякий простір між виступами незаповненим тканиною. Наприклад, може бути доцільним у додаток до тканини з розташованими в заданому напрямку нитками помістити інші матеріали, компоненти або частини в межах вилки. Інші матеріал, компоненти або частини можуть додати функціональність заготівлі, або додати механічні або фізичні характеристики, важко одержувані з допомогою ділянкою напрямку нитками згідно з цим винаходом. Замість заповнення вилки між виступами 102 (а) і 102 (b) плоскій тканиною 201 з розташованими в заданому напрямку нитками, як на Фіг. 6, тканина 214, до її вставки між виступами 102, спочатку плетуть плоскою, а потім складається по довжині в U-подібну форму. У U-подібної конфігурації частині лицьової поверхні 212 складають по напряму один до одного таким чином, щоб частини поверхні, загалом, були паралельні один одному, як показано на Фіг. 9. Фіг. 10 ілюструє тканина з розташованими в заданому напрямку нитками, складену у U-подібну форму і вставлену у вилку шириною d. В одному варіанті реалізації (не показаний) тканина 214 з розташованими в заданому напрямку нитками виткана плоскою і складена таким чином, щоб частині лицьової поверхні 212 (або 213) формували нахилений кут між 0° і 180°.

Складена тканина 214 може заповнювати, або в основному заповнює, зазначену вилку. Альтернативно, складена тканина 214 може не заповнювати вилку, залишаючи простір між складеними виступами 216 (а) та 216 (b), як зображено на Фіг. 9 і 10. У деяких випадках може знадобитися залишення простору між одним з виступів 216 (а) або 216 (b) складеної тканини 214 і внутрішньою поверхнею виступів 102 (а) або 102 (b).

Тканина 201 з розташованими в заданому напрямку нитками володіє довжиною, вимірюваної в напрямку основних (W) волокон та шириною, вимірюваної в напрямку уточних (F) волокон. Зазвичай коли тканина 201 прикріплена до виступам 102 заготовки 101 з витачками, її довжина збігається з довжиною зазначеної заготовки 101 з витачками, яка виміряна в основному (W) напрямку. При загнутою або криволінійною формою довжина буде лінійним виміром, однак буде містити довжини дуг на криволінійних ділянках. Ширина тканини 201, виміряна в напрямку качок (F), може відповідати довжині виступів 102, які підлягають підсиленню. У деяких випадках ширина тканини 201 може бути менше або більше ніж, довжина підлягають посиленню виступів.

Як зображено, тканина 201 забезпечена по суті з одним 90° вигином, щоб відповідати представленої на Фіг. 4 криволінійної і містить виточки заготівлі 101. Тканина 201 має внутрішню крайку 208 і зовнішню крайку 210. Як проілюстровано, � 104 загнутою заготовки 101. Аналогічно, внутрішній кромці 208 задана форма, щоб відповідати вільного кінця 108 виступів 102, включаючи внутрішній радіус вигину R загнутою заготовки 101 Фіг. 4.

З метою лише спрощення ілюстрації, загнута заготівля 101 і тканина 201 зображені тільки з одним вигином або однією криволінійною секцією, при цьому загин виконаний приблизно під 90. Як обговорювалося вище, заготовка може згинатися або увігнутою або опуклою з боку виступу або будь-якою комбінацією увігнутих і опуклих ділянок по довжині загнутою заготовки 100. Загнута заготівля 101 може складатися з загинів з великими або меншими кутами, ніж показані 90°. Тканина 201 може бути виткана так, щоб відповідати вигину загнутою заготовки 101, до якої вона повинна бути прикріплена.

Тканина 201 з розташованими в заданому напрямку нитками створюється шляхом плетіння більш коротких волокон по внутрішній кромці 208 на ділянці вигину і плетіння волокон, поступово удлиняющихся до зовнішньої кромки 210 тканини 201 на локалізованому ділянці кривої або вигину. Наприклад, саме основне внутрішнє (W) волокно 203 у внутрішнього радіуса R тканини 201 має довжину, рівну довжині дуги радіуса R по кутовій мірі вигину або кривої. Подальше волокно, смещедуги (R+x) за тією ж кутовою мірою вигину або кривої. На ділянках, що не мають вигин, волокна уздовж внутрішньої кромки і зовнішньої кромки будуть мати однакову довжину.

Складена тканина 214 з розташованими в заданому напрямку нитками може виготовлятися подібним способом, тобто з основними (W) волокнами або нитками, витканими коротшими на внутрішній кромці 208 вигину, як показано на Фіг. 5, і поступово удлиняющимися волокнами з наближенням до зовнішньої кромки 210 вигину.

Керована тканина може бути виготовлена на ткацькому устаткуванні, що містить, наприклад, функціональну систему натягу, яка може забезпечити різну величину натягу на кожній краю тканини. Програмована система натягу, може виробляти тканину, що має довільні комбінації криволінійних і прямих секцій, які можуть майже відповідати по суті будь криволінійній формі.

Для спрощення, в цьому описі буде розглядатися посилення П-образної заготовки, має 2 виступу. Проте слід розуміти, що для посилення Т-подібної заготовки, має один виступ, або заготовки, що має більше двох виступів, може використовуватись та ж сама тканина 201 і такий же спосіб. Після плетіння тканини 201 у відповідність з загнутою заготівлею 101, у�ьшей міру 2 виступу 102, тканина з розташованими в заданому напрямку нитками може бути прикріплена до одного або обох виступам 102. У деяких випадках може знадобитися приєднання тканини 201 між парою суміжних виступів 102. При такій конфігурації простір між виступами зазвичай іменується виделкою. Використання тканини з розташованими в заданому напрямку нитками в такій конфігурації проілюстровано на Фіг. 6.

На Фіг. 6 зображено вигляд у поперечному перерізі П-образної заготовки, подібної заготівлі на Фіг. 2, причому тканина 201 поміщена між суміжними виступами 102 (а) і 102 (b) і перша і друга лицьові поверхні 212, 213 з'єднані впритул щонайменше з однією з внутрішніх поверхонь 106 (а) і 106 (b). Товщина тканини з розташованими в заданому напрямку нитками може бути еквівалентна відстані між внутрішніми поверхнями 106 (а) і 106 (b) виступів 102. Отже, поміщена між виступами 102 тканина 201 може бути прикріплена до одного або обох виступам за допомогою таких засобів, які відомі в рівні техніки. Наприклад, тканина 201 може бути приєднана до одному або обом виступам 102 допомогою зшивання, прошивання, з'єднання скобами, клеїть речовини, просочення або будь-якого іншого способу, відомого в ур�на одній або більше зовнішніх поверхнях 107 (а) і 107 (b) заготовки 101 з витачками, як показано на Фіг. 7. Для прикріплення тканини 201 до зовнішньої поверхні 107 виступу 102 можуть використовуватися способи, подібні тим, які були розглянуті вище.

Подібним чином, тканина 201 може використовуватися для посилення Т-подібної заготовки, прикріплюючи тканина 201 до однієї чи обох сторін виступу заготовки. Як показано на Фіг.8, тканина 201 прикріплена до Т-подібної заготівлі 301 з одного боку виступу 102 заготовки. Тканина може з розташованими в заданому напрямку нитками бути прикріплена за допомогою будь-якого засобу, відомого в рівні техніки.

У деяких областях застосування переважно, щоб має виточки П-подібна заготівля 101, посилена тканиною 201, розташованої між суміжними виступами 102 (а) і 102 (b), забезпечувала більш гладку і більш рівну зовнішню поверхню 107 порівняно з має виточки заготівлею, що містить посилення з тканини з розташованими в заданому напрямку нитками на зовнішній поверхні виступу заготовки.

Після посилення з допомогою однієї або більше тканин 201 і відповідного прикріплення тканини 201 до має виточки і заломленої заготівлі 101, дана заготівля 101 і тканина 201 можуть бути просочені зв'язуючим матеріалом (наприклад, смолою) в якості єдиної з�ія матеріалів, таких як епоксидна смола, бисмалеимид, поліефір, вініловий ефір, керамічні, вуглецеві та/або інші матеріали, які демонструють необхідні фізичні, термічні, хімічні та інші властивості. Наступні етапи затвердіння можуть бути виконані вже посиленою заготівлі, щоб зробити конченную посилену композитну структуру. Як відомо в рівні техніки, після отвердіння, сполучний матеріал повністю покриває підсилюють основні (W) і утокові (F) волокна 203 205 і заповнює проміжні області між волокнами. Після затвердіння затверділий сполучний матеріал створює дуже сильний зв'язок з волокнами 103, 105, 203, 205 має виточки посиленою заготовки, утворюючи в результаті тривимірну композитну структуру, що містить П-подібну або Т-подібну заготівлю, посилення з тканини з розташованими в заданому напрямку нитками і сполучний матеріал, який принаймні частково просочує заготівлю та посилення з тканини з розташованими в заданому напрямку нитками. В результаті напруга на кінцевому компоненті може ефективно передаватися і переноситися волокнами 103, 105, 203, 205. Особлива увага приділяється траєкторії дії навантаження на ділянці має виточки і загектория, з якої сприймається основне навантаження, піддається загрозі. Прикріплення тканини 201 до виступам 102, і подальше просочування і затвердіння зв'язуючого матеріалу, забезпечує новий і механічно покращений шлях, що сприймає навантаження. Навантаження, зазвичай переноситься виступом 102 заготовки, може бути зрушена до тканини 201 на ділянці вигину або кривої, ефективно обходячи ділянки заготовки, містять виточки. Відповідно, здатність перенесення навантаження була оновлена і поліпшена на ділянці вигину.

Переваги цього винаходу полягають у забезпеченні підсилення для 3D заготовки. Зокрема, даний винахід забезпечує посилення виступу або виступам 3D заготовки, коли на зазначеному виступі або виступах були сформовані виточки, щоб дозволити заготівлі приймати криволінійну форму. Таке посилення забезпечується тканиною з розташованими в заданому напрямку нитками, витканої з такого ж криволінійному шаблоном, як 3D заготівля і володіє безперервними волокнами щонайменше по всій криволінійної частини заготовки.

Посилення з тканини з розташованими в заданому напрямку нитками може бути виткано з волокон або ниток, зроблених з матеріалів, тонстрируют необхідні фізичні, термічні, хімічні і/або інші властивості.

Незважаючи на те, що тут були докладно описані предпочтенние варіанти реалізації цього винаходу і його модифікації, слід розуміти, що даний винахід не обмежується цим певним варіантом реалізації і модифікаціями, і що інші модифікації і зміни можуть бути виконані фахівцями в даній області техніки, не відступаючи від сутності та обсягу винаходу, який визначений прикладеної формулою винаходу.

1. Посилена заготівля з витачками, що містить:
тривимірну П-подібну або Т-подібну заготівлю, має щонайменше один компонент з витачками;
тканина з розташованими в заданому напрямку нитками, що має ширину, довжину, першу лицьову поверхню і другу лицьову поверхню, розділені завтовшки, причому перша лицьова поверхня тканини з розташованими в заданому напрямку нитками прикріплена до має виточки компоненту заготовки.

2. Посилена заготівля з витачками за п. 1, в якій тканина з розташованими в заданому напрямку нитками отримана ткацтвом.

3. Посилена заготівля з витачками за п. 1, в якій тканина з розташованими в заданому напрямку нитками виткана з истовка являє собою П-подібну заготівлю, має першу і другу лицьові поверхні в основному паралельні один одному, причому щонайменше одна з першої і другої поверхонь є компонентом з витачками.

5. Посилена заготівля з витачками за п. 4, в якій перша і друга лицьові поверхні є плоскими.

6. Посилена заготівля з витачками за п. 1, в якій довжина тканини з розташованими в заданому напрямку нитками збігається з напрямком основи заготовки з витачками.

7. Посилена заготівля з витачками за п. 1, в якій тканина з розташованими в заданому напрямку нитками виткана з волокон або ниток, виготовлених з матеріалу, вибраного з групи, що містить скло, вуглець, кераміку, арамід і поліетилен.

8. Посилена заготівля з витачками за п. 7, в якій тканина з розташованими в заданому напрямку нитками та компонент з витачками спільно залиті зв'язуючим матеріалом.

9. Посилена заготівля з витачками за п. 8, в якій сполучний матеріал отвержден.

10. Посилена заготівля з витачками за п. 8, в якій сполучний матеріал обраний із групи, що складається з епоксидної смоли, бисмалеимида, поліефіру, вінілового ефіру, кераміки та вуглецю.

11. Посилена заготівля з витачками за п. 1, в кот�чками за п. 11, в якій перша частина другої лицьової поверхні і друга частина другої лицьовій поверхні формують кут нахилу між 0° і 180°.

13. Посилена заготівля з витачками за п. 11, в якій перша частина другої лицьовій поверхні по суті паралельна другий частини другої лицьової поверхні.

14. Посилена заготівля з витачками за п. 1, в якій П-подібна або Т-подібна заготівля містить вигин, тканина з розташованими в заданому напрямку нитками містить більш короткі волокна по внутрішній кромці на ділянці вигину П-образної або Т-подібної заготовки і волокна, поступово удлиняющиеся до зовнішньої крайки на ділянці вигину П-образної або Т-подібної заготовки.

15. Посилена заготівля з витачками за п. 1, в якій тканина з розташованими в заданому напрямку нитками сформована з утворенням U-образної форми і розташована в вилці П-образної заготовки.

16. Спосіб посилення тривимірної П-образної або Т-подібної заготовки, що містить етапи, на яких:
створюють виточки в тривимірній П-образної або Т-подібної заготівлі;
формують посилення з тканини з розташованими в заданому напрямку нитками, налаштоване під заготовку з витачками;
прикріплюють посилення з ткан�в.

17. Спосіб за п. 16, в якому посилення з тканини з розташованими в заданому напрямку нитками виткано з використанням програмованої системи натягу.

18. Спосіб за п. 16, додатково містить етап, на якому спільно просочують заготовку з витачками і посилення з тканини з розташованими в заданому напрямку нитками зв'язуючим матеріалом.

19. Спосіб за п. 18, в якому сполучний матеріал обраний із групи, що складається з епоксидної смоли, бисмалеимида, поліефіру, вінілового ефіру, кераміки та вуглецю.

20. Спосіб за п. 18, додатково містить етап затвердіння зв'язуючого матеріалу.

21. Спосіб за п. 16, в якому посилення з тканини з розташованими в заданому напрямку нитками виткано з волокон або ниток, виготовлених з матеріалу, вибраного з групи, що містить скло, вуглець, кераміку, арамід і поліетилен.

22. Спосіб за п. 16, додатково містить етап, на якому складають тканину з розташованими в заданому напрямку нитками уздовж довжини до прикріплення зазначеної тканини з розташованими в заданому напрямку нитками до заготівлі з витачками.

23. Тривимірна композитна структура, яка містить:
П-подібну або Т-подібну заготівлю, має по меншій мерпервую лицьову поверхню і другу лицьову поверхню, розділені завтовшки, причому перша лицьова поверхня тканини з розташованими в заданому напрямку нитками прикріплена до компоненту заготовки, що містить виточки;
сполучний матеріал, щонайменше частково насичуючі заготівлю та посилення з тканини з розташованими в заданому напрямку нитками.

24. Тривимірна композитна структура за п. 23, в якій тканина з розташованими в заданому напрямку нитками виткана з використанням програмованої системи натягу.

25. Тривимірна композитна структура за п. 23, в якій сполучний матеріал обраний із групи, що складається з епоксидної смоли, бисмалеимида, поліефіру, вінілового ефіру, кераміки та вуглецю.

26. Тривимірна композитна структура за п. 23, в якій тканина з розташованими в заданому напрямку нитками складена по довжині таким чином, що перша частина другої лицьової поверхні і друга частина другої лицьовій поверхні формують кут нахилу між 0° і 180°.

27. Тривимірна композитна структура за п. 23, в якому тканина з розташованими в заданому напрямку нитками сформована з утворенням U-образної форми і розташована в вилці П-образної заготовки.



 

Схожі патенти:

Лопатка турбомашини з асиметричною доповнює геометрією

Винахід відноситься до лопатки турбомашини, способом її виготовлення, до диска турбомашини та турбомашине, забезпеченими безліччю лопаток. Згідно способом виготовляють тривимірним тканьем цілісну волокнисту заготовку. Надають волокнистої заготовці форму для отримання цілісної преформи, має першу частину, що представляє собою преформу пера і хвостовика лопатки. Перо має дві сторони, кожна з яких з'єднує вхідну кромку з вихідною кромкою, і, щонайменше, одну другу частину, яка є лише на одній із сторін пера лопатки і представляє собою преформу, щонайменше, одного з наступних елементів: кореневої полиці, противонаклонной стінки, спойлерів периферійної полиці і гребінців периферійної полиці. Ущільнюють преформу матрицею для отримання лопатки, виконаній з композитного матеріалу, що має волокнисту армування, що складається з преформи і ущільнена матрицею, і утворює єдине ціле, щонайменше, з частиною одного з наступних елементів лопатки: кореневої полиці, противонаклонной стінки, спойлерами периферійної полиці і гребінцями периферійної полиці, присутніх тільки на одній зі сторін пера лопатки. Винахід забезпечує підвищення фізкабінет

Ткана заготівля, композитний матеріал, і спосіб їх виготовлення

Група винаходів розкриває тривимірну ткану заготівлю, посилений волокнами композитний матеріал, що містить цю заготовку, та спосіб їх виготовлення. Ткана заготівля містить один або більше шарів тканини з розташованої в заданому напрямку основою. Частина тканини з розташованої в заданому напрямку основою вдавлюють в прес-форму для формування виступу. Заготівля містить виступ і з'єднувальний виступ на корпусі. Корпус і вертикальний виступ сплетені за одне ціле, таким чином утворюючи безперервний волокно по всій заготівлі. Одна частина тканини з розташованої в заданому напрямку основою містить растягиваемие вуглецеві волокна в напрямку основи, а інша містить звичайні вуглецеві волокна. Тканина з розташованої в заданому напрямку основою може бути виткана на ткацькому верстаті, обладнаному диференціальним механізмом натягу. Тканина з розташованої в заданому напрямку основою може бути одно - або багатошарової тканиною. Заготівля або композитний матеріал можуть бути частиною иллюминаторной рами літального апарату. Технічний результат, що досягається при використанні об'єктів винаходів, полягає в тому, щоб формувати тривимірну загото�кових частин структури. 5 н. і 35 з.п. ф-ли, 6 іл.

Волокниста заготівля, посилений волокнами композитний елемент та спосіб їх виготовлення

Винахід відноситься до волокнистої заготівлі для створення конічного кожуха, посиленого волокнами композиційному елементу, який містить таку волокнисту заготівлю, композиційному елементу, а також до способу формування волокнистої заготовки. Волокниста заготівля для створення конічного кожуха містить нитки або волокна основи і качка, переплетені між собою і формують безперервну плоску спіральну тканина, яка має форму до архімедового спіралі і зібрана або згорнута з формуванням структури конічного кожуха. Технічний результат - отримання заготовок з рівномірною міцністю і жорсткістю, з рівномірним розподілом волокон в окружному й осьовому напрямках, будь-якого розміру, з найменшими втратами матеріалу тканини, з використанням цілісної тканини, щоб мінімізувати кількість частин і знизити виробничі роботи. 4 н. і 30 з.п. ф-ли, 6 іл.

Спосіб виготовлення важеля з композиційного матеріалу, що містить поперечний опорний підшипник, призначений для установки в ньому нерухомої або обертається осі

Винахід відноситься до способу виготовлення важеля з композиційного матеріалу і застосовується, зокрема, для важеля, що утворює балансир шасі літального апарату. Важіль містить головний корпус, який включає в себе опорний підшипник, призначений для установки в ньому осі, що проходить через нього в поперечному напрямку. Згідно способом виготовляють втулку допомогою намотування підсилювальних волокон навколо в основному трубчастої опори. Виготовляють, щонайменше, одну муфту. На кінці муфти і поперечно до муфті кріплять втулку. Укладають один або кілька шарів плетених підсилювальних волокон навколо цієї оправки за допомогою машини для плетіння підсилювальних волокон. В шар чи шари плетених волокон впорскують смолу, яку піддають полімеризації. Технічним результатом винаходу є підвищення механічної міцності деталі. 7 з.п. ф-ли, 6 іл.

Спосіб виготовлення деталі складної форми з композиційного матеріалу

Винахід відноситься до способу виготовлення деталей складної форми з композиційного матеріалу. Згідно способом виготовляють за допомогою тривимірного ткання безперервної волокнистої смуги, що містить безперервний ряд волокнистих заготовок преформ безлічі підлягають виготовленню деталей. Відрізують від смуги індивідуальних волокнистих заготовок, при цьому кожна заготовка являє собою єдину деталь і включає ділянки, розташовані поблизу зон від'єднання зв'язків, що утворилися в процесі ткання. Надають відрізаною заготовці форми з отриманням волокнистої преформи у вигляді єдиної деталі, що має форму, близьку до форми підлягає виготовленню деталі, причому надання форми включає відгин або загин вищевказаних ділянок, розташованих поблизу зон від'єднання зв'язків. Упрочняют преформу у бажаній формі. Ущільнюють зміцнену преформу шляхом формування матриці за допомогою хімічної інфільтрації газової фази. Винахід забезпечує підвищення якості виготовлення деталей складної форми. 15 з.п. ф-ли, 28 іл., 1 табл., 2 пр.

Спосіб виготовлення вушка на конструктивному елементі з композитного матеріалу, зокрема на тязі

Винахід відноситься до способу виготовлення вушка на конструктивному елементі з композитного матеріалу, зокрема на тязі

Спосіб стабілізації щільності корду з утком при його гумування

Винахід відноситься до виробництва шин і дозволяє надійно стабілізувати щільність ниток корду з утком по всій ширині полотна кордної

Конфекционно-технічний засіб, затяжний модуль і утримувач сшиваемого матеріалу для формування текстильних заготовок для виготовлення армованих волокнами пластмасових деталей

Винахід відноситься до конфекционно-технічним способом для формування текстильних заготовок для виготовлення армованих волокнами пластмасових деталей із застосуванням текстильного розкрою в якості вихідного матеріалу згідно з обмежувальним частинах пунктів формули винаходу на спосіб
Up!