CN102975381A - 带凸起的导向套 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种带凸起的导向套，包括：导向管；凸起，设置在导向管的外壁，突出于导向管的外表面。应用本发明的技术方案，通过在导向套上设置咬合凸起实现嵌合槽的作用，咬合凸起使得增强纤维束与导向套的咬合更紧密，且能锁定纤维束的位置，从而保证复合材料预制体结构的稳定。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料制造领域，具体而言，涉及一种用于复合材料预制体三维编织中的带凸起的导向套。
背景技术
二次世界大战以后，复合材料由于其比刚度、比强度更高、疲劳性能优异及轻质的特点，已成为一种重要的材料，应用于制造飞机、直升机、航天飞机、卫星、轮船、潜艇、汽车、化学加工设备、运动器材等。20世纪60年代以来，多种具有三维结构的纤维增强复合材料发展起来，它们克服了二维层压板易脱层、冲击损伤阻抗低等缺点，在航空工业上应用广泛。
三维复合材料采用纺织技术中的机织、针织、编织和缝纫等工艺制造而成，三维编织复合材料预制件与二维编织复合材料预制件相比，具有适应性、扭转稳定性和结构完整性更佳优势。但是已有的三维编织复合材料预制体的制备方法多用于制造小型复合材料制件，难以实现大型三维编织复合材料制件的一体化成型。
中国专利号201010125066.5的专利，提供了一种预制件内部含有导向套的三维编织复合材料预制件编织方法，依据制件要求设置相应的导向装置，导向装置包括导向模版和垂直于导向模板的导向套，导向套作为Z向增强体，纤维增强体缠绕导向套实现层间结合，最终完成三维编织复合材料预制体的编织。该方法能有效的提高三维编织复合材料制件的抗冲击性能，并防止制件受力时出现脱层等问题。
但是该专利中提出的导向套还存在以下问题：（1）导向套本身壁厚有限，加工嵌合槽后使导向套有效壁厚更小，在带有这种嵌合凹槽的导向套的复合材料制件在承受横向冲击时，导向套容易产生断裂等损坏情况；（2）带有导向套的预制体在浇注基体过程中，导向套外层因缠绕着纤维增强体无法与基体材料较好的结合，浇注完成后导向套外壁易产生部分未浸透的干纤维。
发明内容
本发明旨在提供一种带凸起的导向套，以解决现有技术中的导向套因加工嵌合槽而造成的有效壁厚降低，导致复合材料制件在承受横向冲击时，导向套容易断裂的问题，避免了现有技术中的导向套加工出凹槽而造成的成本增加，以及凹槽处应力集中而导致导向套Z向抗冲击性能低的问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种带凸起的导向套，包括：导向管；凸起，设置在导向管的外壁，突出于导向管的外表面。
进一步地，导向管的外壁上具有沿导向套的延伸方向延伸开设的轴向通道。
进一步地，导向管的横截面的外轮廓形状包括多个首尾相接的不同心圆弧，多个圆弧的结合部形成轴向通道。
进一步地，多个圆弧的圆心均布在以导向套的中心为圆心的圆上，且该多个圆弧的半径相等。
进一步地，导向管的外壁上具有经摩擦加工形成的划痕。
进一步地，凸起分布在导向管外壁与复合材料增强纤维接触的区域。
进一步地，凸起粘贴或焊接在导向管上。
进一步地，凸起经机械加工形成在导向管上。
应用本发明的技术方案，通过在导向套上设置咬合凸起实现嵌合槽的作用，咬合凸起使得增强纤维束与导向套的咬合更紧密，且能锁定纤维束的位置，从而保证复合材料预制体结构的稳定。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了本发明的带凸起的导向套的截面示意图；以及
图2示出了本发明的带凸起的导向套的侧面示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
叶柄是植物叶片与茎的联系部分，其上端与叶片相连，下端生长在茎上。不少植物的叶柄部分上密布着针刺或凸起结构，例如蔷薇科的蔷薇、月季等和睡莲科的莲、睡莲等。
本发明的是一种带针刺叶柄的仿生设计。本发明将叶柄上的针刺结构拟作复合材料预制体中导向套外表面上的咬合凸起，取合适的材料以粘贴、焊接等方式在导向套外壁接触增强纤维的区域固定上咬合凸起。
本发明提出一种具有异型截面的导向套，在导向套外壁预留有供基体材料流动的Z向通道（轴向通道），由此，方便浇注时导向套外层的基体材料流动。在导向套外壁接触纤维束的区域上有大量凸起，在缠绕纤维时这些凸起能有效的固定住纤维束，以防止编织过程中纤维束在导向套上滑动而影响预制件的近形性。这样就解决了因嵌合槽而使导向套力学性能降低的问题，同时异型的截面使导向套与基体的接触面积更大，并增加了导向套周遭纤维束的浸透能力。
当导向套在使用过程中，增强纤维缠绕导向套时，咬合凸起能钉扎住纤维束，防止纤维束滑动而影响三维编织复合材料预制体的结构，同时，纤维束的部分纤维丝会嵌入导向套外表面的划痕中，进一步的实现导向套与增强纤维束的咬合。
如图1、图2所示，以花瓣形截面的钛合金导向管为例，本发明提供的导向套包括导向管1和咬合凸起2。咬合凸起2选取钛合金丝材，咬合凸起2通过焊接固定在导向管1外壁。
优选地，导向套中的导向管1可以是管材也可以是棒材，材质可以是碳纤维或是钛合金及其他材料。
优选地，咬合凸起2可以是导向管材料经过机械加工得到，也可以是粘贴或焊接在导向管1外壁上。
优选地，咬合凸起2可以是聚合物，也可以是金属材料及其他材料。
本发明的具有仿生结构的异形截面导向套的制备方法可以包括以下步骤：1）根据制件要求，选取合适尺寸的钛合金管材，铣削加工出如图1所示具有花瓣形截面的管材；2）以200#水磨砂纸沿管材圆周方向顺时针打磨钛合金管材外壁，至划痕清晰可见即可；3）用丙酮、酒精清洗打磨后的钛合金管材，干燥后待用；4）将选取的多个小段的钛合金丝材无序地焊接在管外壁能接触到增强纤维束的区域，即得到具有咬合凸起的导向套。
从以上的描述中，可以看出，本发明的导向套不再是管材和棒材的直接利用，而是将材料经过进一步切削加工得到的具有异形截面的管材或棒材，而且导向套也不再是单一的管套，咬合凸起使得增强纤维束与导向套的咬合更紧密，且能锁定纤维束的位置，从而保证复合材料预制体结构的稳定。同时本发明提出的导向套避免了加工出凹槽而造成的成本增加，以及凹槽处应力集中而导致导向套Z向抗冲击性能低的问题。
具有仿生结构的异形截面导向套是仿生莲藕叶柄的针刺结构，其制备方法简单、适用性广，其中咬合凸起的选材、尺寸大小以及分布位置均可根据实际要求自行选择。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种带凸起的导向套，其特征在于，包括：
导向管（1）；
凸起（2），设置在所述导向管（1）的外壁，突出于所述导向管（1）的外表面。
2.根据权利要求1所述的带凸起的导向套，其特征在于，所述导向管（1）的外壁上具有沿所述导向套的延伸方向延伸开设的轴向通道。
3.根据权利要求2所述的带凸起的导向套，其特征在于，所述导向管（1）的横截面的外轮廓形状包括多个首尾相接的不同心圆弧，多个所述圆弧的结合部形成所述轴向通道。
4.根据权利要求3所述的带凸起的导向套，其特征在于，多个所述圆弧的圆心均布在以所述导向套的中心为圆心的圆上，且该多个所述圆弧的半径相等。
5.根据权利要求1或2所述的带凸起的导向套，其特征在于，所述导向管（1）的外壁上具有经摩擦加工形成的划痕。
6.根据权利要求1所述的带凸起的导向套，其特征在于，所述凸起（2）分布在所述导向管（1）外壁与复合材料增强纤维接触的区域。
7.根据权利要求1所述的带凸起的导向套，其特征在于，所述凸起（2）粘贴或焊接在所述导向管（1）上。
8.根据权利要求1所述的带凸起的导向套，其特征在于，所述凸起（2）经机械加工形成在所述导向管（1）上。
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