制备由复合材料制成的弯曲蜂窝结构的方法
【专利说明】制备由复合材料制成的弯曲蜂窝结构的方法
【背景技术】
[0001] 本发明涉及用于例如声衰减板（所述声衰减板用于降低航空气涡轮或燃烧室所 产生的噪音）或用于降低夹心型组件所用结构元件（加固件）的重量的网格结构或网格体 的广泛领域。
[0002] 这些板通常由多孔表面板和固体反射板构成，所述多孔表面板对于需要削减的声 波具有可透过性，所述固体反射板具有网格结构（cellular structure)或网格体，例如蜂 窝状结构，其被安排在那两个壁之间。根据熟知的方法，所述板形成Helmholtz型共鸣器， 其削减所述管中产生的某一频率范围的声波。
[0003] 网格结构可由金属材料（如文件US 5 912 442和GB 2 314 526所述）制备，或 由复合材料制备，即包含由基质致密化的纤维加强件的材料，其比金属材料更轻。
[0004] 文件US 5 415 715公开了用复合材料制备蜂窝结构，从可延展的纤维结构起始。 该文中，纤维结构可具体以交错方式将二维织物层层叠和结合在一起，从而形成织构。层之 间的连接沿着由交错方式排列的平行条制成，并且通过粘附或缝合形成。然后将多层层叠 切割为区段，之后各区段以垂直所述层面的方向拉伸从而通过形变获得网格结构。
[0005] 在文件US 5 415 715所述的不同实施方式中，二维层重叠并缝合在一起以形成 织构。然后在织构中的交错构造中例如通过喷水或激光制成具有一定尺寸和位置的槽型切 口，所述位置限定了网格单元的形状和尺寸。在制成切口后，所述织构沿着垂直于切割面的 方向拉伸，从而通过形变获得网格结构。
[0006] 然而，虽然该类纤维结构很好地用于制备平面网格结构，但发现其难以用于需要 制备弯曲形状的网格结构的情况。获得弯曲形状的形变引起纤维结构中的拉紧区域。如上 所述从二维层的层叠制备纤维结构时，所述层可在这些拉紧区域的附近分离，或者其可能 以非均匀方式形变，从而无法获得常规网格结构。
[0007] 此外，以上述方式制备可延展的纤维织构需要大量手工操作，这无法适应工业生 产。
[0008] 因此需要可靠和不昂贵的解决方案，该方案可制备由复合材料制成且具有弯曲形 状的网格结构。
[0009] 本发_的目的和内容
[0010] 为此，本发明提供制造弯曲网格结构的方法，所述方法包括步骤：
[0011] 制备可延展纤维结构，所述纤维结构具有在所述纤维结构的厚度中延伸的非互联 区域，所述非互联区域通过互联的部分彼此分隔开；
[0012] 用树脂浸渍所述纤维结构，所述树脂是确定材料的前体，浸渍之后任选干燥或预 固化；
[0013] 在支持工具上延展所述纤维结构，从而在所述纤维结构中于各非互联区域形成网 格单元，所述工具还表现为与待制造的网格结构的形状对应的弯曲形状；和
[0014] 使纤维结构的树脂聚合，从而形成具有多个网格单元的弯曲网格结构；
[0015] 所述方法的特征在于，所述纤维织构如下制备：在多层经纱和多层炜纱之间进行 多层编织，重复一系列连续编织平面，所述平面各具有互联部分，其中至少一根经纱与来自 至少两个相邻炜纱层的炜纱互联，并且所述互联的部分以平行于编织平面各系列之间的炜 纱层的方向以一根或多根炜纱偏移。
[0016] 因此，根据本发明方法，网格结构由编织获得的可延展纤维结构制成，因而使得其 能够具有比由层叠层所获得的可延展结构更强的机械强度。本发明的纤维结构提供所有点 上的良好内聚力并且其在延展后容易获得均匀的网格结构，即使当其在弯曲形状的工具上 成形时也是如此。通过利用编织制成纤维结构，相比由层叠层形成的结构，材料损失被降到 最小。
[0017] 此外，本发明方法中获得的网格结构中，编织加强件具有相对网格单元轴形成角 度的经纱与炜纱，因而对于后续弯曲形状而言，可通过减少成形时纤维结构中的拉紧区域 而实现更好的可变形性。
[0018] 根据具体特征，所述纤维结构通过重复一系列的两个连续编织平面而被编织，所 述平面各具有互联部分，其中至少一根经纱与至少两个相邻炜纱层的炜纱互联，并且所述 互联部分以平行于编织平面各系列之间的炜纱层的方向以两根炜纱偏移，从而使得经纱层 的纱线和炜纱层的纱线的朝向相对各网格单元的轴形成45°角，从而使所述纤维结构在延 展时能够以更大程度发生形变，有利于在弯曲表面上良好成形。
[0019] 本发明方法的第二方面，所述纤维结构利用多层互锁编织通过三维编织制备，因 而进一步强化了所述纤维结构的机械强度，并因此强化所得网格结构的机械强度。
[0020] 本发明方法的第三方面，待制造的网格结构的网格单元壁的厚度作为所述互联部 分中编织的经纱层的数量的函数而进行调节。
[0021] 所述纤维结构可由碳化硅纤维制备，并且用于纤维结构浸渍的树脂可为陶瓷前体 树脂。
[0022] 所述纤维结构还可由碳化纤维制备，用于纤维结构浸渍的树脂为酚型碳化前体树 脂。
[0023] 本发明方法的第四方面，所述方法还包括热解所述树脂从而将该树脂转化为陶瓷 的步骤。
[0024] 本发明方法的第五方面，所述方法还包括致密化所述网格结构的步骤。
[0025] 本发明方法的第六方面，所述方法还在浸渍步骤（可能之后有预固化步骤）之后 以及延展和聚合所述纤维结构的步骤之前包括切割为一个或多个确定尺寸的网格结构的 步骤。
[0026] 本发明方法的第七方面，所述方法包括在多层经纱和多层炜纱之间进行多层编织 以制备纤维结构的步骤，所述纤维结构具有在所述基材的厚度中延伸的非互联区域，所述 非互联区域通过多层炜纱之间的互联的部分彼此分隔开，所述方法在用树脂（作为确定材 料的前体）浸渍所述纤维结构的步骤（可能之后有预固化步骤）之后，还包括切割来自所 述纤维结构的至少一个条从而获得所述可延展纤维结构的步骤，各条以与待制备网格单元 高度相对应的确定宽度切下。
【附图说明】
[0027] 本发明的其它特点和优势通过下文关于本发明【具体实施方式】的描述并参照附图 而显见，所述【具体实施方式】以非限制示例的形式给出，附图中：
[0028] 图1是根据本发明实施方式弯曲的网格结构的图解透视图；
[0029] 图2是根据本发明实施方式可延展的纤维结构的图解图。
[0030] 图3A和3B是根据本发明一个实施方式的可延展的纤维结构的两个连续织物平面 的分别的放大视图；
[0031] 图4是显示纤维结构在成形工具上延展的图解透视图；
[0032] 图5A和5B根据本发明另一实施方式的可延展的纤维结构的两个连续编织平面的 各自的放大视图；
[0033] 图6是根据本发明另一实施方式的弯曲网格结构的图解透视图，其中经纱和炜纱 相对网格单元轴以45°取向。
[0034] 图7A-7L显示根据本发明的另一个实施方式的适于制造与图3A和3B的纤维结构 类型相同的纤维结构的编织平面，但其中炜纱和经纱相对于网格单元的轴以45°取向。
[0035] 图8A-8D是根据本发明另一实施方式通过3D互锁编织获得的可延展纤维结构的 连续编织平面的局部放大图。
[0036] 图9A-9H显示根据本发明的另一个实施方式的能制造与图8A和8D的纤维结构类 型相同的纤维结构的编织平面，但其中炜纱和经纱相对于网格单元的轴以45°取向；和
[0037] 图10A-10D显示根据本发明的另一个实施方式的编织的四个连续平面局部放大 图，所述编织可形成可延展的纤维结构，所述纤维结构的网格单元的壁由两层经纱和炜纱 构成。
[0038] 实施方式详沐
[0039] 本发明一般用于制备具有在一个或多个方向上弯曲的形状并由复合材料（即，含 由基质致密化的纤维加强件