WO2014101017A1 - 用于制备复合材料预制件的导向套 - Google Patents

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Abstract

一种用于制备复合材料预制件的导向套,该导向套上包含有立体网状结构(10)。上述结构的导向套使得复合材料基体(如树脂)很容易通过其间隙流淌,因此,可以使由此种导向套编织的复合材料预制件的纤维在浸渍的过程中与基体充分混合,从而避免了纤维与基体混合不充分而有较多空隙的技术问题。该导向套采用柔性材料制备,使得其具有柔性特征,可以根据预制件的轮廓,将导向套编织成相应的形状,从而避免了采用现有导向套编织而成的预制件结构单一的技术问题。

Description

用于制备复合材料预制件的导向套
技术领域 本发明涉及复合材料制备技术领域, 具体而言, 涉及一种用于制备复合材料预制 件的导向套。 背景技术 复合材料因其综合了基体材料的各项优点,具有显著的力学性能以及轻质的特点, 因此广泛应用于航空航天、 国防军工、 汽车等行业。 随着各行业的快速发展, 对复合 材料性能要求越来越高, 因此对复合材料预制件织造成形方法的要求也越来越高, 其 要求能够织造大尺寸、 形状复杂、 高性能、 轻量化的预制件。 目前预制件的成形方法 主要有正交交织法, 三维编织法, 缝合编织法, 三维织造法。 传统复合材料由于层间没有纤维通过, 而容易分层, 为了达到厚度的要求, 绝大 多数采用层合的形式, 但由于较弱的层间性能, 受冲击后易受损伤, 具有机械连接孔 和几何形状突变处的强度显著下降等弱点, 限制了它在主要承力构件上的应用。 三维 织造复合材料是以三维整体织物作为增强体的复合材料, 是由一维和二维结构发展而 来, 三维结构织物的纤维不仅通过二维平面, 而且通过厚度方向在空间相互交织, 形 成整体结构, 可设计性好, 同时克服了二维复合材料抗冲击性能差、 易分层等缺点, 具有优异的力学性能, 被广泛地应用于航空航天、 军工、 汽车等关键领域。 基于数字化导向模板的三维织造成形方法(中国专利申请号 201110458790.4), 是 以导向套为支点进行导向套坎合槽错层缠绕的预制件层间增强织造方法, 这种导向套 上均布有小孔, 使得导向套内的树脂能沿着小孔流出, 与纤维混合。 在导向模板上布 置具有等间距坎合槽的导向套阵列, 编织时绕着导向套坎合槽交错编织。 由于导向套 为钢性圆杆状, 能编织的预制件在轴向形状为单一的直线型, 且由于要在导向套上预 先钻孔, 孔的大小和数量受限制, 并且在导向套外圆周面加工大量的孔成本较高, 不 易实施。 现有的导向套孔数量较少, 造成浸渍时只有少量树脂沿着导向套的内壁孔流 出与外缠绕纤维混合, 使得在编织完成后进行浸渍过程中预制件纤维与树脂 (基体) 混合不充分, 有较多空隙。 发明内容 本发明旨在提供一种用于制备复合材料预制件的导向套, 以解决现有技术中复合 材料预制件纤维与基体混合不充分, 有较多空隙的技术问题。 为了实现上述目的, 根据本发明的一个方面, 提供了一种用于制备复合材料预制 件的导向套。 该导向套上包含有立体网状结构。 进一步地, 还包括: 定位部, 设置在立体网状结构上。 进一步地, 导向套的外形轮廓为柱形。 进一步地,定位部为用于套设在用于制备复合材料预制件的导向杆上的管状结构。 进一步地, 管状结构设置在立体网状结构的轴向中心。 进一步地, 定位部为设置在立体网状结构的端部的定位销结构。 进一步地, 立体网状结构的网格形状为圆形、 扇形、 三角形、 矩形、 六边形或八 边形。 进一步地, 导向套的横截面为圆形、 椭圆形或矩形。 进一步地, 导向套的立体网状结构沿轴向方向的横截面均是一致的。 进一步地, 导向套的材质为柔性材料。 应用本发明的技术方案, 由于导向套包括立体网状结构, 使得复合材料基体 (如 树脂) 很容易通过其间隙流淌, 因此, 可以使由此种导向套编织的复合材料预制件的 纤维在浸渍的过程中与基体充分混合, 从而避免了现有技术中复合材料预制件纤维与 基体混合不充分而有较多空隙的技术问题。 另外, 由于该导向套可以采用具有柔性的 材料制备, 所以使得该导向套具有柔性特征, 即可以根据预制件的轮廓, 将导向套编 织成相应的形状,从而避免了采用现有导向套编织而成的预制件结构单一的技术问题。 附图说明 说明书附图用来提供对本发明的进一步理解, 构成本发明的一部分, 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示出了根据本发明一典型实施例的导向套的局部立体结构示意图; 以及 图 2示出了根据图 1中 A部位的局部放大结构示意图; 图 3示出了根据本发明另一典型实施例的导向套的局部结构截面示意图; 以及 图 4示出了根据本发明再一典型实施例的导向套的局部结构示意图。 具体实施方式 需要说明的是, 在不冲突的情况下, 本发明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。 根据本发明一典型的实施例, 如图 1、 2、 3所示, 用于制备复合材料预制件的导 向套包括立体网状结构 10, 立体网状结构 10使导向套的横截面为网状结构, 导向套 的轴向空间结构也为网状结构。 应用本发明的技术方案, 由于导向套包括立体网状结 构, 使得复合材料基体 (如树脂) 很容易通过其间隙流淌, 因此, 可以使由此种导向 套编织的复合材料预制件的纤维在浸渍的过程中与基体充分混合, 从而避免了现有技 术中复合材料预制件纤维与基体混合不充分而有较多空隙的技术问题。 优选地, 导向 套还设置在其上的定位部 20, 其中, 定位部 20与导向杆相适配, 用于导向套的定位。 便于编织的方便, 优选地, 导向套的外形轮廓围为柱形。定位部 20的作用是将整 个导向套与导向杆等导向装置相固定, 因此其可以是本领域通常采用的形式,优选地, 定位部 20为用于套设在用于制备复合材料预制件的导向杆上的管状结构,这种结构可 以使导向套较牢固的固定在导向杆上。 根据不同的需要, 该管状结构可以设置在立体 网状结构 10的任意部位, 优选地, 如图 3所示, 设置在轴向中心, 便于控制复合材料 性能的稳定, 当然, 根据实际需要也可以设置在偏离轴向中心的其他位置。 根据本发 明典型的实施例, 定位部 20可以是设置在立体网状结构 10的端部的定位销结构, 这 种形式安装较为方便。 定位部 20甚至也可以是立体网状结构 10设置在外周的网格。 导向套的定位可以通过将导向套底端与外加的定位销连接(焊接或粘接), 从而采用定 位销在模版上定位, 也可以通过将该导向套插入到导向模板上的定位孔, 从而采用导 向套外圆周定位。根据本发明典型的实施例,立体网状结构 10的网格形状可以包括多 种形状, 如圆形、 扇形、 三角形、 矩形、 六边形、 八边形以及其它多边形等, 网格尺 寸可以根据预制件的结构进行调整, 网状结构有助于在编织完成后进行浸渍时树脂与 纤维在导向套的轴向方向充分混合。 根据本发明典型的实施例, 导向套的横截面为圆形、 椭圆形、 矩形及其他封闭的 曲线等形状。 导向套可以是编织而成, 其外形轮廓不仅可以是直线形状, 也能根据预 制件的形状编织成扭曲、 弯曲等各种曲线形状。 导向套沿轴向方向的横截面均是一致 的, 也可以是粗细非均勾型结构, 即导向套的横截面大小和结构可以均勾也可以是非 均勾。 优选地, 导向套的材质为柔性材料, 可以根据预制件的轮廓, 将导向套编织成与 预制件轮廓一致的形状, 从而满足制造多样化形状的复合材料零部件的需求例如, 预 制件的轮廓可以是直线状, 也可以是扭曲、 弯曲等形状, 如图 4所示。 柔性材料选自 金属丝、 碳纤维、 碳化硅、 石英纤维、 芳纶纤维、 或玻璃纤维等可以实现编织的丝和 纤维, 丝或纤维束的直径可以根据要求进行选择。 为了详细的描述本发明的导向套的特点和制作步骤, 现结合实施例说明。 本实施例的导向套的直径的选择仅为便于示意本发明的结构特征之用, 不作为本 发明的限定。 如图 3所示列举一横截面轮廓为圆形的导向套的制造方法如下: 首先, 设计出编织型导向套的 CAD模型, 分层设计得到每层二维截面轮廓信息, 网的形状有三角形、 矩形以及其它多边形等; 再设计得到三维轮廓信息。 从最底层开始编织, 首先根据设计的截面图形编织导向套的截面, 纤维或金属丝 依据截面图形路径进行缠绕, 待该层所有路径都完成后, 则完成一层的截面编织, 编 织重复路径次数根据预制件的需要来确定。 由第一层编织的引伸纤维或金属丝再进行导向套的轴向空间和外圆周方向的轮廓 编织, 高度为相邻两层之间的高度, 轴向空间以及外圆周轮廓编织完成后再进行第二 层的编织, 空间和周向编织形状有三角形、 矩形以及其它多边形。 采用上述方法再进 行下一层"截面一轴向空间一外圆周一截面 "轮廓的编织。 完成所有层截面和轴向 空间以及外圆周的编织, 得到编织型导向套。 以上对本发明及其实施方式的描述是示意性的, 编织形状和大小没有限制性, 导 向套的外形轮廓可为直线、 扭曲、 弯曲以及根据预制件的形状设计的各种曲线。 综上, 采用本发明的导向套与采用现有导向套编织的预制件相比有以下优点- a) 网状结构的导向套能促进在浸渍工艺中导向套外周的纤维与树脂更充分混合 接触。 b) 由于本发明的导向套可以采用编织方法制成, 具有柔性特征, 可在编织导向 套时预设定为所需的形状, 也可在编织完成后根据预制件的形状特征将导向套弯曲成 不同的形状, 导向套的柔性使得三维编织的预制件的形状能实现多样化, 克服了采用 现有刚性导向套编织得到的预制件形状单一的缺点。
C) 由于本发明的导向套具有网状结构, 与预制件网状结构成为有机整体, 克服了 采用现有刚性导向套在材料、 形状等方面与预制件不一致所带来的问题。 d) 由于本发明的导向套是采用金属丝或纤维丝编织而成, 与采用刚性金属导向 套相比, 重量轻, 因此也减轻了预制件的重量。 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

权 利 要 求 书 一种用于制备复合材料预制件的导向套, 其特征在于, 所述导向套上包含有立 体网状结构 (10)。 根据权利要求 1所述的导向套, 其特征在于, 还包括:
定位部 (20), 设置在所述立体网状结构 (10) 上。 根据权利要求 1所述的导向套, 其特征在于, 所述导向套的外形轮廓为柱形。 根据权利要求 2所述的导向套, 其特征在于, 所述定位部 (20) 为用于套设在 用于制备复合材料预制件的导向杆上的管状结构。 根据权利要求 4所述的导向套, 其特征在于, 所述管状结构设置在所述立体网 状结构 (10) 的轴向中心。 根据权利要求 2所述的导向套, 其特征在于, 所述定位部 (20) 为设置在所述 立体网状结构 (10) 的端部的定位销结构。 根据权利要求 1所述的导向套, 其特征在于, 所述立体网状结构 (10) 的网格 形状为圆形、 扇形、 三角形、 矩形、 六边形或八边形。 根据权利要求 1所述的导向套, 其特征在于, 所述导向套的横截面为圆形、 椭 圆形或矩形。 根据权利要求 1所述的导向套, 其特征在于, 所述导向套沿轴向方向的横截面 均是一致的。 根据权利要求 1所述的导向套, 其特征在于, 所述导向套的材质为柔性材料。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3955602A (en) * 1967-10-16 1976-05-11 Avco Corporation Apparatus for fabricating three-dimensional fabric material
US4312261A (en) * 1980-05-27 1982-01-26 Florentine Robert A Apparatus for weaving a three-dimensional article
CN102303427A (zh) * 2011-07-12 2012-01-04 北京航空航天大学 双夹层对称多棱锥构型三维整体编织点阵复合材料及其制备方法
CN102517761A (zh) * 2011-12-31 2012-06-27 机械科学研究总院先进制造技术研究中心 一种复合材料预制件层间增强织造成形方法
CN102700147A (zh) * 2012-06-07 2012-10-03 机械科学研究总院先进制造技术研究中心 复合材料制件及其成形方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3955602A (en) * 1967-10-16 1976-05-11 Avco Corporation Apparatus for fabricating three-dimensional fabric material
US4312261A (en) * 1980-05-27 1982-01-26 Florentine Robert A Apparatus for weaving a three-dimensional article
CN102303427A (zh) * 2011-07-12 2012-01-04 北京航空航天大学 双夹层对称多棱锥构型三维整体编织点阵复合材料及其制备方法
CN102517761A (zh) * 2011-12-31 2012-06-27 机械科学研究总院先进制造技术研究中心 一种复合材料预制件层间增强织造成形方法
CN102700147A (zh) * 2012-06-07 2012-10-03 机械科学研究总院先进制造技术研究中心 复合材料制件及其成形方法

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