CN113481654B - 一种耐高温复合材料容器预制体的织造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐高温复合材料容器预制体的织造方法，利用针织+三维编织的方式进行编织，进行径向和周向的四步法三维编织的同时，另外再添加一根独立的纱线，通过针织的方式使纱线绕周向针织一周，就这样让三维编织和针织交替进行。当编织一定长度后，将携纱器的排布位置按照一定规律向外扩大，扩大后再进行三维编织和针织，最终使编织物的直径逐渐扩大形成一个容器，利用针织纱线进行封边。这种方法保证了整个容器预织体不会存在任何断层、间隙大小不一等缺陷，周向的针织纱线则保证其可受较大内压，保证结构稳定性；该一体编织成型容器编织密度均匀，无断层等缺陷，力学性能好，且编织方法适用于编织任何圆锥或圆柱状容器，具有较高通用性。

Description

一种耐高温复合材料容器预制体的织造方法

技术领域

本发明属于三维编织技术领域，具体涉及一种耐高温复合材料容器预制体的织造方法。

背景技术

三维整体编织复合材料以其抗高温、耐烧蚀、高强度等优异性能在航空航天、建筑、交通等领域得到了广泛的应用。在三维编织方法中,最常用的方法是四步法编织。而单纯的利用三维编织进行锥形壳体的编织则是靠模具撑大或者增减纱实现，但其编织的疏密程度不均匀，增减纱后会有线头裸露，编织难度较大、力学性能较差。而在三维编织的基础上通过改变携纱器的排布并利用针织的方式进行编织则能保证其疏密程度均匀，不会有裸露线头且力学性能较好。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐高温复合材料容器预制体的织造方法，解决现有编织的疏密程度不均匀，增减纱后会有线头裸露，编织难度较大、力学性能较差的问题。

本发明所采用的技术方案是：一种耐高温复合材料容器预制体的织造方法，具体操作步骤如下：

步骤1：首先以两根纱线为一组将两根纱线交叉在一起横挂在模具上，每根纱线的两端分别绑在两侧的携纱器上，所有的纱线两两一组按照这种方式进行挂纱，所有纱线最终围成一个圆周状；

步骤2：然后进行四步法的三维编织，第一步顺时针旋转周向携纱器，第二部移动径向携纱器，第三步逆时针旋转周向携纱器，第四步利用针织的方法从最里层与倒数第二层之间的缝隙绕周向针织一周，再对向外的第二层缝隙进行针织，直到最外层缝隙，然后将针织纱线的剩余部分引出留在外围，接着进行第五步移动径向携纱器，即一个循环结束，形成一层编织纱；

步骤3：根据步骤2的方法编织一部分长度后，改变携纱器的排布，改变排布所遵循的规律为保证总纱线数不变，减小径向的纱线数，增加周向的纱线数，从而使其编织直径增大；

步骤4：步骤3改变排布后继续进行循环编织，在进行此循环的针织时，针织方向则变为从最外侧缝隙向最内侧缝隙进行针织，然后重新改变排布，再进行循环编织；直到排布变为周向纱线只有3圈则编织结束，最后利用留在外侧的针织纱线对开口进行针织封边。

本发明的特点还在于，

步骤1中将两根纱线呈U形弯曲相互交叉勾住，并将纱线的两端分别挂在同一侧最内圈以及与其相邻圈的携纱器上。

步骤3针织是在三维编织的第3步结束后进行，之后再进行第4步，针织纱需绕缝隙针织一周，且每一圈缝隙都要针织一周。

步骤3使编织直径增大的方法是：将径向纱线补入周向扩大半径，采用旋转递补法，主要满足就近原则，使用邻近的纱线进行增补，通过旋转的方式增加排数，在径向移动纱线进行补位。

本发明的有益效果是：本发明的一种耐高温复合材料容器预制体的织造方法，可对容器进行一体编织，无需增减纱线，并且通过改变纱线的排布，可保证单层纱线数与编织直径的比值趋于一个定值，即保证整个容器预织体不会存在任何断层、间隙大小不一等缺陷，周向的针织纱线则保证其可受较大内压，保证结构稳定性。该一体编织成型容器编织密度均匀，无断层等缺陷，力学性能较好，且编织方法适用于编织任何圆锥或圆柱状容器，具有较高的通用性。

附图说明

图1是本发明的一种耐高温复合材料容器预制体的织造方法的挂纱的方式以及针织纱的位置图；

图2是本发明的圆形三维编织的第一步；

图3是本发明的圆形三维编织的第二步；

图4是本发明的圆形三维编织的第三步；

图5是本发明的圆形三维编织的第四步；

图6是本发明的圆形三维编织的第五步；

图7-10是本发明的针织+三维编织的纱线排布变化方式图；

图11～18是本发明的5×24的纱线排布变成4×30的纱线排布的具体变化规则图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

实施例1

在本实施方式1中，基于图1说明挂纱的方式以及针织纱的位置。

如图1所示，将两根编织纱呈U形弯曲相互交叉勾住，并将编织纱1的两端分别挂在同一侧最内圈以及与其相邻圈的携纱器上，编织纱2则与编织纱1对称挂在另一端，按照这种方式两两一组可挂所有编织纱。而纱线间的缝隙便是添加针织纱的位置。

实施例2

在本实施方式2中，基于图2～6说明针织+三维编织的一个编织循环过程。

图2所示为圆形三维编织的第一步：将2和4圈顺时针转动，3和5圈逆时针转动。

图3所示为圆形三维编织的第二步：将纱线进行交替的径向移动。

图4所示为圆形三维编织的第三步：将2和4圈逆时针转动，3和5圈顺时针转动。

图5所示为圆形三维编织的第四步：按图1所示位置添加针织纱，按图5所示方式先从1圈和2圈的缝隙开始针织一周；再从入针位置出针，再针织第2圈和3圈的缝隙针织一周；按这种方式交替进行直到第5圈和6圈的缝隙针织完成。

图6所示为圆形三维编织的第五步：将纱线按照与步骤2的反向进行交替的径向移动。针织纱此时会随着编织纱的径向移动发生弯曲。

实施例3

在本实施方式3中，基于图7～10说明针织+三维编织的纱线排布变化方式。图7所示为5×24的纱线排布，其中5：径向的纱线有5根，24：周向的纱线为24排。图8则是在总纱线数不变的前提下将5×24的纱线排布变成4×30的纱线排布。图9则是将4×30的纱线排布变成3×40的纱线排布。图10则是将3×40的纱线排布变成2×60的纱线排布。其中在进行变换的时候要交叉变换，以将5×24的纱线排布变成4×30的纱线排布为例。将5×24的纱线排布分成6组，每组4排，则将每一组的5×4的纱线排布变成4×5的纱线排布，则就实现了将5×24的纱线排布变成4×30的纱线排布。

纱线的排布变化只要能保证总纱线数不变，且每一次变化能刚好满足圆形四步法的基本排布要求。

实施例4

在本实施方式4中，说明针织+三维编织的纱线的具体变化规则，基于图11～18以5×24的纱线排布变成4×30的纱线排布的具体变化规则。

首先将5×24的纱线排布分成6组，每组4排，则将每一组的5×4的纱线排布变成4×5的纱线排布。图11～18则是一组变换的过程。如图12先将第4圈顺时针旋转1格；图13将两侧的纱线沿径向向外移动；图14将第3圈顺时针旋转1格；图15将两侧的纱线沿径向向外移动；图16将第2圈的纱线分开向两侧旋转1格；图17将第1圈和最右侧的纱线沿径向向外移动；图18将第2圈最右侧的纱线顺时针旋转1格。

纱线的变化采用旋转递补法，主要满足就近原则，使用邻近的纱线进行增补，通过旋转的方式增加排数，在径向移动纱线进行补位。

Claims (4)

1.一种耐高温复合材料容器预制体的织造方法，其特征在于，具体操作步骤如下：

步骤1：首先以两根纱线为一组将两根纱线交叉在一起横挂在模具上，每根纱线的两端分别绑在两侧的携纱器上，所有的纱线两两一组按照这种方式进行挂纱，所有纱线最终围成一个圆周状；

步骤2：然后进行四步法的三维编织，第一步顺时针旋转周向携纱器，第二步移动径向携纱器，第三步逆时针旋转周向携纱器，利用针织的方法从最里层与倒数第二层之间的缝隙绕周向针织一周，再对向外的第二层缝隙进行针织，直到最外层缝隙，然后将针织纱线的剩余部分引出留在外围，接着进行第四步移动径向携纱器，即一个循环结束，形成一层编织纱；

步骤3：根据步骤2的方法编织一部分长度后，改变周向携纱和径向携纱器的排布，改变排布所遵循的规律为保证总纱线数不变，减小径向的纱线数，增加周向的纱线数，从而使其编织直径增大；

步骤4：步骤3改变排布后继续进行循环编织，在进行此循环的针织时，针织方向则变为从最外侧缝隙向最内侧缝隙进行针织，然后重新改变排布，再进行循环编织；直到排布变为周向纱线只有3圈则编织结束，最后利用留在外侧的针织纱线对开口进行针织封边。

2.根据权利要求1所述的一种耐高温复合材料容器预制体的织造方法，其特征在于，步骤1中将两根纱线呈U形弯曲相互交叉勾住，并将纱线的两端分别挂在同一侧最内圈以及与其相邻圈的携纱器上。

3.根据权利要求1所述的一种耐高温复合材料容器预制体的织造方法，其特征在于，步骤2所述针织是在三维编织的第3步结束后进行，之后再进行第4步，针织纱需绕缝隙针织一周，且每一圈缝隙都要针织一周。

4.根据权利要求1所述的一种耐高温复合材料容器预制体的织造方法，其特征在于，步骤3使编织直径增大的方法是：将径向纱线补入周向扩大半径，采用旋转递补法，主要满足就近原则，使用邻近的纱线进行增补，通过旋转的方式增加排数，在径向移动纱线进行补位。

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