制備由復合材料制成的彎曲蜂窩結構的方法
【專利說明】制備由復合材料制成的彎曲蜂窩結構的方法
【背景技術】
[0001] 本發明涉及用于例如聲衰減板（所述聲衰減板用于降低航空氣渦輪或燃燒室所 產生的噪音）或用于降低夾心型組件所用結構元件（加固件）的重量的網格結構或網格體 的廣泛領域。
[0002] 這些板通常由多孔表面板和固體反射板構成，所述多孔表面板對于需要削減的聲 波具有可透過性，所述固體反射板具有網格結構（cellular structure)或網格體，例如蜂 窩狀結構，其被安排在那兩個壁之間。根據熟知的方法，所述板形成Helmholtz型共鳴器， 其削減所述管中產生的某一頻率范圍的聲波。
[0003] 網格結構可由金屬材料（如文件US 5 912 442和GB 2 314 526所述）制備，或 由復合材料制備，即包含由基質致密化的纖維加強件的材料，其比金屬材料更輕。
[0004] 文件US 5 415 715公開了用復合材料制備蜂窩結構，從可延展的纖維結構起始。 該文中，纖維結構可具體以交錯方式將二維織物層層疊和結合在一起，從而形成織構。層之 間的連接沿著由交錯方式排列的平行條制成，并且通過粘附或縫合形成。然后將多層層疊 切割為區段，之后各區段以垂直所述層面的方向拉伸從而通過形變獲得網格結構。
[0005] 在文件US 5 415 715所述的不同實施方式中，二維層重疊并縫合在一起以形成 織構。然后在織構中的交錯構造中例如通過噴水或激光制成具有一定尺寸和位置的槽型切 口，所述位置限定了網格單元的形狀和尺寸。在制成切口后，所述織構沿著垂直于切割面的 方向拉伸，從而通過形變獲得網格結構。
[0006] 然而，雖然該類纖維結構很好地用于制備平面網格結構，但發現其難以用于需要 制備彎曲形狀的網格結構的情況。獲得彎曲形狀的形變引起纖維結構中的拉緊區域。如上 所述從二維層的層疊制備纖維結構時，所述層可在這些拉緊區域的附近分離，或者其可能 以非均勻方式形變，從而無法獲得常規網格結構。
[0007] 此外，以上述方式制備可延展的纖維織構需要大量手工操作，這無法適應工業生 產。
[0008] 因此需要可靠和不昂貴的解決方案，該方案可制備由復合材料制成且具有彎曲形 狀的網格結構。
[0009] 本發_的目的和內容
[0010] 為此，本發明提供制造彎曲網格結構的方法，所述方法包括步驟：
[0011] 制備可延展纖維結構，所述纖維結構具有在所述纖維結構的厚度中延伸的非互聯 區域，所述非互聯區域通過互聯的部分彼此分隔開；
[0012] 用樹脂浸漬所述纖維結構，所述樹脂是確定材料的前體，浸漬之后任選干燥或預 固化；
[0013] 在支持工具上延展所述纖維結構，從而在所述纖維結構中于各非互聯區域形成網 格單元，所述工具還表現為與待制造的網格結構的形狀對應的彎曲形狀；和
[0014] 使纖維結構的樹脂聚合，從而形成具有多個網格單元的彎曲網格結構；
[0015] 所述方法的特征在于，所述纖維織構如下制備：在多層經紗和多層煒紗之間進行 多層編織，重復一系列連續編織平面，所述平面各具有互聯部分，其中至少一根經紗與來自 至少兩個相鄰煒紗層的煒紗互聯，并且所述互聯的部分以平行于編織平面各系列之間的煒 紗層的方向以一根或多根煒紗偏移。
[0016] 因此，根據本發明方法，網格結構由編織獲得的可延展纖維結構制成，因而使得其 能夠具有比由層疊層所獲得的可延展結構更強的機械強度。本發明的纖維結構提供所有點 上的良好內聚力并且其在延展后容易獲得均勻的網格結構，即使當其在彎曲形狀的工具上 成形時也是如此。通過利用編織制成纖維結構，相比由層疊層形成的結構，材料損失被降到 最小。
[0017] 此外，本發明方法中獲得的網格結構中，編織加強件具有相對網格單元軸形成角 度的經紗與煒紗，因而對于后續彎曲形狀而言，可通過減少成形時纖維結構中的拉緊區域 而實現更好的可變形性。
[0018] 根據具體特征，所述纖維結構通過重復一系列的兩個連續編織平面而被編織，所 述平面各具有互聯部分，其中至少一根經紗與至少兩個相鄰煒紗層的煒紗互聯，并且所述 互聯部分以平行于編織平面各系列之間的煒紗層的方向以兩根煒紗偏移，從而使得經紗層 的紗線和煒紗層的紗線的朝向相對各網格單元的軸形成45°角，從而使所述纖維結構在延 展時能夠以更大程度發生形變，有利于在彎曲表面上良好成形。
[0019] 本發明方法的第二方面，所述纖維結構利用多層互鎖編織通過三維編織制備，因 而進一步強化了所述纖維結構的機械強度，并因此強化所得網格結構的機械強度。
[0020] 本發明方法的第三方面，待制造的網格結構的網格單元壁的厚度作為所述互聯部 分中編織的經紗層的數量的函數而進行調節。
[0021] 所述纖維結構可由碳化硅纖維制備，并且用于纖維結構浸漬的樹脂可為陶瓷前體 樹脂。
[0022] 所述纖維結構還可由碳化纖維制備，用于纖維結構浸漬的樹脂為酚型碳化前體樹 脂。
[0023] 本發明方法的第四方面，所述方法還包括熱解所述樹脂從而將該樹脂轉化為陶瓷 的步驟。
[0024] 本發明方法的第五方面，所述方法還包括致密化所述網格結構的步驟。
[0025] 本發明方法的第六方面，所述方法還在浸漬步驟（可能之后有預固化步驟）之后 以及延展和聚合所述纖維結構的步驟之前包括切割為一個或多個確定尺寸的網格結構的 步驟。
[0026] 本發明方法的第七方面，所述方法包括在多層經紗和多層煒紗之間進行多層編織 以制備纖維結構的步驟，所述纖維結構具有在所述基材的厚度中延伸的非互聯區域，所述 非互聯區域通過多層煒紗之間的互聯的部分彼此分隔開，所述方法在用樹脂（作為確定材 料的前體）浸漬所述纖維結構的步驟（可能之后有預固化步驟）之后，還包括切割來自所 述纖維結構的至少一個條從而獲得所述可延展纖維結構的步驟，各條以與待制備網格單元 高度相對應的確定寬度切下。
【附圖說明】
[0027] 本發明的其它特點和優勢通過下文關于本發明【具體實施方式】的描述并參照附圖 而顯見，所述【具體實施方式】以非限制示例的形式給出，附圖中：
[0028] 圖1是根據本發明實施方式彎曲的網格結構的圖解透視圖；
[0029] 圖2是根據本發明實施方式可延展的纖維結構的圖解圖。
[0030] 圖3A和3B是根據本發明一個實施方式的可延展的纖維結構的兩個連續織物平面 的分別的放大視圖；
[0031] 圖4是顯示纖維結構在成形工具上延展的圖解透視圖；
[0032] 圖5A和5B根據本發明另一實施方式的可延展的纖維結構的兩個連續編織平面的 各自的放大視圖；
[0033] 圖6是根據本發明另一實施方式的彎曲網格結構的圖解透視圖，其中經紗和煒紗 相對網格單元軸以45°取向。
[0034] 圖7A-7L顯示根據本發明的另一個實施方式的適于制造與圖3A和3B的纖維結構 類型相同的纖維結構的編織平面，但其中煒紗和經紗相對于網格單元的軸以45°取向。
[0035] 圖8A-8D是根據本發明另一實施方式通過3D互鎖編織獲得的可延展纖維結構的 連續編織平面的局部放大圖。
[0036] 圖9A-9H顯示根據本發明的另一個實施方式的能制造與圖8A和8D的纖維結構類 型相同的纖維結構的編織平面，但其中煒紗和經紗相對于網格單元的軸以45°取向；和
[0037] 圖10A-10D顯示根據本發明的另一個實施方式的編織的四個連續平面局部放大 圖，所述編織可形成可延展的纖維結構，所述纖維結構的網格單元的壁由兩層經紗和煒紗 構成。
[0038] 實施方式詳沐
[0039] 本發明一般用于制備具有在一個或多個方向上彎曲的形狀并由復合材料（即，含 由基質致密化的纖維加強件