CN109505057B - 一种截面内外轮廓均为凸多边形的预制体多针织造方法 - Google Patents

一种截面内外轮廓均为凸多边形的预制体多针织造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种截面内外轮廓均为凸多边形的预制体多针织造方法，属于复合材料预制体成形技术领域，包括预制体截面划分、导向阵列布置、分区域织造、压实等工艺过程。该方法成形工艺简单，可操作性强，织造效率高。

Description

一种截面内外轮廓均为凸多边形的预制体多针织造方法
技术领域
本发明涉及一种截面内外轮廓均为凸多边形的预制体多针织造方法，属于复合材料预制体成形技术领域。该方法主要用于制备复合材料三维预制体，成形工艺简单，可显著提高成形效率。
背景技术
纤维预制体作为增强体材料用于制作先进复合材料，已成功用于航空、航天、船舶、轨道交通等高技术领域，具有良好的发展前景。
目前纤维预制体主要是通过机织工艺和细编穿刺工艺来实现。机织工艺通过多臂机构控制综框运动形成多层移动的梭口，采用两根以上引纬针双侧交替引纬，Z向纱分上、下两层，也由综框控制。采用该方法织造的预制体宽度可达20mm-100mm，但难以实现大厚度、空心预制体的织造成形。细编穿刺工艺是采用钢针阵列逐层穿刺碳纤维平纹织物或缎纹织物，达到要求织物厚度后，再用碳纤维束逐根替代钢针，形成三向正交结构。细编穿刺工艺难以实现空心预制体的织造，同时易对XY向纤维造成损伤。
发明内容
针对现有复合材料三维预制体成形方法的不足，本发明提供了一种截面内外轮廓均为凸多边形的预制体多针织造方法。该方法成形工艺简单，可显著提高成形效率，制备的预制体具有纤维连续、预制体边缘整齐、纤维体积分数高、缺陷少、整体性能优良等优点。
本发明所述的一种截面内外轮廓均为凸多边形的预制体多针织造方法，具体包括以下工艺步骤：
S1：沿X方向经过截面内外轮廓均为凸多边形的预制体截面内孔凸多边形Y方向上下边缘，将预制体截面剖分成大凹型部分Sx1和小凹型部分Sx2，大凹型部分Sx1和小凹型部分Sx2都由预制体部分内外轮廓和与X方向平行的分割线组成；
S2：沿Y方向经过内外边缘均为凸多边形的空心预制体截面内孔凸多边形X方向左右边缘，将预制体截面剖分成大凹型部分Sy1和小凹型部分Sy2，大凹型部分Sy1和小凹型部分Sy2都由预制体部分内外轮廓和与Y方向平行的分割线组成；
S3：根据内外边缘均为凸多边形的空心预制体截面形状布置Z向导向阵列；
S4：进行X向大凹型部分Sx1的织造，采用阶梯凹型编织针阵列沿X方向从大凹型部分Sx1外侧铺设纤维，使编织针阵列两侧凸起部分穿过两侧凸起导向阵列到达大凹型部分Sx1另一外侧外面，而编织针阵列中间凹陷部分穿过中间凹陷导向阵列到达中间孔边缘外面；
S5：采用3根与Y方向平行的弹性边棒分别穿过大凹型部分Sx1外边缘和大凹型部分Sx1中间凹陷部分边缘铺放纤维束折叠形成的纤维阵列环；
S6：收紧X向阵列纤维束，使弹性边棒变形贴紧大凹型部分Sx1边缘，完成X向大凹型部分Sx1织造；
S7：进行X向小凹型部分Sx2的织造，采用编织针阵列沿X方向从小凹型部分Sx2外侧铺设纤维，使编织针阵列穿过导向阵列到达小凹型部分Sx2另一外中间孔边缘外面；
S8：采用2根沿Y方向平行的弹性边棒分别穿过小凹型部分Sx2外边缘和小凹型部分Sx2中间凹陷部分边缘铺放纤维束折叠形成的纤维阵列环；
S9：收紧X向阵列纤维束，使弹性边棒变形贴紧小凹型部分Sx2边缘，完成X向小凹型部分Sx2织造，进而完成一层截面X向纤维束铺放；
S10：采用与X向截面相同的方案完成一层Y向截面纤维束铺放；
S11：重复步骤S4至S10的过程，完成一定层数的X方向、Y方向的纤维束铺放；
S12：进行Z向压实，将织造的纤维层致密化；
S13：重复步骤S4至S12，直至完成内外边缘均为凸多边形的空心预制体的织造。
所述弹性边棒在完成一定层数的X方向、Y方向纤维铺放并Z向压实后用边纱替代，取出后的弹性边棒用于新织造层的织造。
所述弹性边棒的材质是碳纤维增强尼龙，横截面为圆形。
所述的Z向导向阵列是由刚性棒材或纤维束按一定间距排列组成的。
与现有技术相比，本发明所涉及的截面内外轮廓均为凸多边形的预制体多针织造方法具有以下显著优点：
(1)预制体边缘整齐，没有多余纤维，材料利用率高；
(2)编织针携带多根纤维束进行同步铺放，织造效率高；
(3)成形工艺简单，可操作性强。
附图说明
图1是本发明一种内外边缘均为凸多边形的空心预制体多针织造方法中凸边形空心预制体截面X方向剖分示意图；
图2是本发明一种截面内外轮廓均为凸多边形的预制体多针织造方法中布置Z向导向阵列的凸边形空心截面示意图；
图3是本发明一种截面内外轮廓均为凸多边形的预制体多针织造方法中大凹型部分Sx1的织造过程中弹性边棒和纤维束的铺放示意图；
图4是本发明一种截面内外轮廓均为凸多边形的预制体多针织造方法中大凹型部分Sx1的织造过程中纤维束收紧示意图；
图5是本发明一种截面内外轮廓均为凸多边形的预制体多针织造方法中小凹型部分Sx 2的织造过程中弹性边棒和纤维束的铺放示意图；
图6是本发明一种截面内外轮廓均为凸多边形的预制体多针织造方法中小凹型部分Sx 2的织造过程中纤维束收紧示意图；
图7是本发明一种截面内外轮廓均为凸多边形的预制体多针织造方法中弹性边棒、纱线和Z向导向阵列位置关系示意图。
附图标记
1-大凹型部分Sx1，2-小凹型部分Sx2，3-Z向导向阵列，4-弹性边棒，5-纤维束。
具体实施方式
下面结合具体实施例及其附图，对本发明做进一步的阐述说明。以下实施例仅用于说明而不是用于限制本发明的范围。此外，本领域技术人员在阅读了本发明阐述的内容后可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样用于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1：三维预制体截面内外边缘均为正八边形，X向纱线和Y向纱线为3K碳纤维。Z向导向阵列的材质是不锈钢，直径2mm，中心距4mm。弹性边棒的材质是碳纤维增强尼龙，直径0.5mm。
具体实施步骤：
(1)沿X方向经过内外边缘均为正八边形的空心预制体截面内孔正八边形Y方向上下边缘，将预制体截面剖分成大凹型部分Sx1和小凹型部分Sx2；
(2)沿Y方向经过内外边缘均为正八边形的空心预制体截面内孔正八边形X方向左右边缘，将预制体截面剖分成大凹型部分Sy1和小凹型部分Sy2；
(3)根据内外边缘均为正八边形的空心预制体的截面形状布置Z向导向阵列；
(4)进行X向大凹型部分Sx1的织造，采用阶梯凹型编织针阵列沿X方向从大凹型部分Sx1外侧铺设纤维，使编织针阵列两侧凸起部分穿过两侧凸起导向阵列到达大凹型部分Sx1另一外侧外面，而编织针阵列中间凹陷部分穿过中间凹陷导向阵列到达中间孔边缘外面；
(5)采用3根与Y方向平行的弹性边棒分别穿过大凹型部分Sx1外边缘和大凹型部分Sx1中间凹陷部分边缘铺放纤维束折叠形成的纤维阵列环；收紧X向阵列纤维束，使弹性边棒变形贴紧大凹型部分Sx1边缘，完成X向大凹型部分Sx1织造；
(6)进行X向小凹型部分Sx2的织造，采用编织针阵列沿X方向从小凹型部分Sx2外侧铺设纤维，使编织针阵列穿过导向阵列到达小凹型部分Sx2另一外中间孔边缘外面；
(7)采用2根沿Y方向平行的弹性边棒分别穿过小凹型部分Sx2外边缘和小凹型部分Sx2中间凹陷部分边缘铺放纤维束折叠形成的纤维阵列环；收紧X向阵列纤维束，使弹性边棒变形贴紧小凹型边缘，完成X向小凹型部分Sx2织造，进而完成一层截面X向纤维束铺放；
(8)采用与X向截面相同的方案完成一层Y向截面纤维束铺放；
(9)重复步骤(4)至步骤(8)的过程，完成一定层数的X方向、Y方向的纤维束铺放；
(10)进行Z向压实，将织造的纤维层致密化；
(11)重复步骤(4)至步骤(10)，直至完成内外边缘均为正八边形的空心预制体的织造。

Claims (4)

1.一种截面内外轮廓均为凸多边形的预制体多针织造方法，其具体工艺包括如下步骤：
S1：沿X方向经过内外边缘均为凸多边形的预制体截面Y方向上下边缘，将预制体截面剖分成大凹型部分Sx1和小凹型部分Sx2，大凹型部分Sx1和小凹型部分Sx2都由预制体部分内外轮廓和与X方向平行的分割线组成；
S2：沿Y方向经过内外边缘均为凸多边形的预制体截面X方向左右边缘，将预制体截面剖分成大凹型部分Sy1和小凹型部分Sy2，大凹型部分Sy1和小凹型部分Sy2都由预制体部分内外轮廓和与Y方向平行的分割线组成；
S3：根据截面内外轮廓均为凸多边形的预制体截面形状布置Z向导向阵列；
S4：进行X向大凹型部分Sx1的织造，采用阶梯凹型编织针阵列沿X方向从大凹型部分Sx1外侧铺设纤维，使编织针阵列两侧凸起部分穿过两侧凸起导向阵列到达大凹型部分Sx1另一外侧外面，而编织针阵列中间凹陷部分穿过中间凹陷导向阵列到达中间孔边缘外面；
S5：采用3根与Y方向平行的弹性边棒分别穿过大凹型部分Sx1外边缘和大凹型部分Sx1中间凹陷部分边缘铺放纤维束折叠形成的纤维阵列环；
S6：收紧X向阵列纤维束，使弹性边棒变形贴紧大凹型部分Sx1边缘，完成X向大凹型部分Sx1织造；
S7：进行X向小凹型部分Sx2的织造，采用编织针阵列沿X方向从小凹型部分Sx2外侧铺设纤维，使编织针阵列穿过导向阵列到达小凹型部分Sx2另一外中间孔边缘外面；
S8：采用2根沿Y方向平行的弹性边棒分别穿过小凹型部分Sx2外边缘和小凹型部分Sx2中间凹陷部分边缘铺放纤维束折叠形成的纤维阵列环；
S9：收紧X向阵列纤维束，使弹性边棒变形贴紧小凹型部分Sx2边缘，完成X向小凹型部分Sx2织造，进而完成一层X向截面纤维束铺放；
S10：采用与X向截面相同的方案完成一层Y向截面纤维束铺放；
S11：重复步骤S4至S10的过程，完成一定层数的X方向、Y方向的纤维束铺放；
S12：进行Z向压实，将织造的纤维层致密化；
S13：重复步骤S4至S12，直至完成截面内外轮廓均为凸多边形预制体的织造。
2.根据权利要求1所述的一种截面内外轮廓均为凸多边形的预制体多针织造方法，其特征在于所述弹性边棒在完成一定层数的X方向、Y方向纤维铺放并Z向压实后用边纱替代，取出后的弹性边棒用于新织造层的织造。
3.根据权利要求1所述的一种截面内外轮廓均为凸多边形的预制体多针织造方法，其特征在于所述弹性边棒的材质是碳纤维增强尼龙，横截面为圆形。
4.根据权利要求1所述的一种截面内外轮廓均为凸多边形的预制体多针织造方法，其特征在于所述Z向导向阵列是由刚性棒材或纤维束按一定间距排列组成。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2196276A1 (de) * 2008-12-15 2010-06-16 Siemens Aktiengesellschaft Formkörper zum Löten, Anordnung von Formlkörpern, ein Verfahren sowie ein Bauteil
US20130334366A1 (en) * 2012-06-14 2013-12-19 The Boeing Company Formation of a shaped fiber with simultaneous matrix application
CN103112180B (zh) * 2012-12-26 2015-06-17 机械科学研究总院先进制造技术研究中心 基于数字化导向模版的复合材料预制件及其制备方法
CN106192196B (zh) * 2015-05-07 2017-12-26 江苏伯龙宇航新材料科技有限公司 一种封顶织物的缝合织造方法
CN105014984B (zh) * 2015-06-09 2019-08-06 福建福联精编有限公司 三维经编间隔织物抗冲击复合材料及其制备方法与应用
KR101725781B1 (ko) * 2015-10-12 2017-04-11 한태원 시공이 용이한 조립식 돔 하우스

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