【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及立体织物编织，具体为一种内烧蚀构件用立体织物及其成型方法。
技术介绍
1、碳/碳复合材料是航空航天领域重要的热结构材料，碳纤维预制体是其最主要的基础技术之一，决定着复合材料的各项性能。随着航空航天用复合材料应用环境越来越恶劣、温度场越来越高等要求，迫切需要解决预制体仿形制备以提高性能，也需纤维趋于各向同性分布以加强烧蚀均匀性。
2、目前应用在内烧蚀领域的预制体主要归为三类：针刺预制体；轴棒编织预制体；细编穿刺预制体。针刺预制体均匀性好，但体积含量低，纤维不连续，力学性能较差，易冲刷成深沟槽等缺陷。轴棒编织预制体的内部孔洞大，烧蚀均匀性较弱。细编穿刺预制体的结构细密，力学性能显著提高，但纤维多沿x、y、z三向分布，，影响烧蚀均匀性，且缺乏平行于气流冲刷方向的纤维，热传递能力不佳，也会产生冲刷区纤维脱落严重的问题。
3、专利号cn202110447962.1《一种碳/碳复合材料用结构增强针刺预制体、碳/碳复合材料及其制备方法》专利采用碳纤维无纬布、网胎转角度交替层叠针刺成型，该种结构虽致密化且利于增强复合材料的强度和韧性，但未解决仿形编织技术，材料仍存在烧蚀不匀，型面变形的问题。申请号202310915104.4《一种喉衬预制体针刺机及操作方法》专利虽采用斜刺的方式使针刺短纤维与过火面有5°以上的夹角，但其目的是防止针刺短纤维整体脱落，能提高喉衬的轴向强度，未根据结构模型开展变轨迹多角度组合针刺，尚无法满足构件纤维仿形排列需求。
技术实现思路
1、
2、为实现上诉目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种内烧蚀构件用立体织物的成型方法，所述内烧蚀构件包括一贯穿孔，所述贯穿孔的表面即为内喉区域，该内喉区域包括气流冲刷曲线，所述方法包括以下步骤：
4、步骤1：将立体织物的三维模型在贯穿孔的贯穿方向每间隔预定高度沿与贯穿方向垂直的面切分一次，形成多个薄层模块，并提取每个薄层模块内喉区域的冲刷曲线的切线角度；
5、步骤2：制备纤维趋于各向同性分布的多个织物，所述织物在内喉区域处的密度高于径向方向上内喉区域之外区域的密度；
6、步骤3：针刺织物与非织造纤维层得到结构单元，在内喉区域处的针刺角度为对应薄层模块内喉区域的冲刷曲线的切线角度；
7、步骤4：将结构单元按三维模型拆分顺序叠层铺放穿刺，保证各结构单元内的倾斜纤维在高度方向连续成内喉的气流冲刷曲线形状，并在z向引入连续长纤维束，形成结构稳定的立体织物。
8、进一步地，所述步骤2具体为：所述织物为碳布单元，利用热熔丝织造网格平纹布，经、纬向的热熔丝间隔一定距离稀疏排列，网格平纹布每织至预定长度时，在织口处引入一组碳纤维，最终使得多组碳纤维形成以平纹布上某一点为中心的放射状，融化经纬两向的热熔丝以固定碳纤维位置，使其形成射线状排列的准各向同性碳布单元。
9、进一步地，多组碳纤维形成以平纹布中心点为中心的放射状。
10、一种内烧蚀构件用立体织物的成型方法，所述内烧蚀构件包括一贯穿孔，所述贯穿孔的表面即为内喉区域，该内喉区域包括气流冲刷曲线，所述方法包括以下步骤：
11、步骤1：将立体织物的三维模型在贯穿孔的贯穿方向每间隔预定高度沿与贯穿方向垂直的面切分一次，形成多个薄层模块，并提取每个薄层模块内喉区域的冲刷曲线的切线角度；
12、步骤2：制备纤维趋于各向同性分布的多个碳布单元，每个碳布单元由多层碳布叠加后针刺获得，其中多层碳布在内喉区域处的针刺角度为对应薄层模块内喉区域的冲刷曲线的切线角度；
13、步骤3：将第一层碳布单元刺入矩阵穿刺钢针，然后沿钢针缝隙铺入第一层纤维层，使得所述第一层纤维层在内喉区域处的密度高于径向方向上内喉区域之外区域的密度，第一层碳布单元和第一层纤维层形成第一层结构单元；
14、步骤4：按照步骤3在纤维层上方将第二层碳布单元刺入矩阵穿刺钢针并铺入第二层纤维层，如此循环直至按顺序完成所有结构单元层的铺叠，在z向引入连续长纤维束，形成结构稳定的立体织物。
15、进一步地，所述步骤3中铺入的纤维层为螺旋状纤维层或多层网状纤维层。
16、一种内烧蚀构件用立体织物的成型方法，所述内烧蚀构件包括一贯穿孔，所述贯穿孔的表面即为内喉区域，该内喉区域包括气流冲刷曲线，所述方法包括以下步骤：
17、步骤1：将立体织物的三维模型在贯穿孔的贯穿方向每间隔预定高度沿与贯穿方向垂直的面切分一次，形成多个薄层模块，并提取每个薄层模块内喉区域的冲刷曲线的切线角度；
18、步骤2：采用一种或多种纤维通过针刺制备纤维趋于各向同性分布的针刺毡即为结构单元，其中针刺毡在内喉区域处的针刺角度为对应薄层模块内喉区域的冲刷曲线的切线角度，所述针刺毡在内喉区域处的密度高于径向方向上内喉区域之外区域的密度；
19、步骤3：将结构单元按三维模型拆分顺序叠层铺放穿刺，保证各结构单元内的倾斜纤维在高度方向连续成内喉的气流冲刷曲线形状，并在z向引入连续长纤维束，形成结构稳定的立体织物。
20、进一步地，步骤2中采用第一纤维和第二纤维制备结构单元，第一纤维为碳纤维，第二纤维为中间相沥青纤维。
21、进一步地，所述针刺毡位于内喉区域内的中心区域以及位于内喉区域外的外部区域的密度低于内喉区域的密度。
22、进一步地，在内喉区域内的区域以及在内喉区域外的区域的针刺角度为垂直方向。
23、一种内烧蚀构件用立体织物，所述立体织物采用上述的方法制备得到。
24、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
25、1.本专利技术内烧蚀构件用立体织物平面纤维层为准各向同性，且提供了例如放射状、螺旋状等编制工艺可针对材料性能要求进行局部增密或降密的设计，在降低织物研制成本、提高材料复合效率的同时，满足复合材料对不同部位耐烧蚀性的要求，且利于烧蚀均匀性的提升；
26、2.本专利技术中，内喉处纤维束沿气流冲刷方向仿形排列，既充分发挥了纤维材料性能，提高热量传递效率，又有效避免了构件加工后纤维脱落形成深沟槽等缺陷，且非冲刷区域垂直针刺，利用变角度针刺的方式，在提高材料耐烧蚀性的同时，提高生产周期，降低预制体成型难度。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种内烧蚀构件用立体织物的成型方法，所述内烧蚀构件包括一贯穿孔，所述贯穿孔的表面即为内喉区域，该内喉区域包括气流冲刷曲线，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的内烧蚀构件用立体织物的成型方法，其特征在于，所述步骤2具体为：所述织物为碳布单元，利用热熔丝织造网格平纹布，经、纬向的热熔丝间隔一定距离稀疏排列，网格平纹布每织至预定长度时，在织口处引入一组碳纤维，最终使得多组碳纤维形成以平纹布上某一点为中心的放射状，融化经纬两向的热熔丝以固定碳纤维位置，使其形成射线状排列的准各向同性碳布单元。
3.根据权利要求2所述的内烧蚀构件用立体织物的成型方法，其特征在于，多组碳纤维形成以平纹布中心点为中心的放射状。
4.一种内烧蚀构件用立体织物的成型方法，所述内烧蚀构件包括一贯穿孔，所述贯穿孔的表面即为内喉区域，该内喉区域包括气流冲刷曲线，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的内烧蚀构件用立体织物的成型方法，其特征在于，所述步骤3中铺入的纤维层为螺旋状纤维层或多层网状纤维层。
6.一种内烧蚀
7.根据权利要求6所述的内烧蚀构件用立体织物的成型方法，其特征在于，步骤2中采用第一纤维和第二纤维制备结构单元，第一纤维为碳纤维，第二纤维为中间相沥青纤维。
8.根据权利要求6所述的内烧蚀构件用立体织物的成型方法，其特征在于，所述针刺毡位于内喉区域内的中心区域以及位于内喉区域外的外部区域的密度低于内喉区域的密度。
9.根据权利要求1-8任一项所述的内烧蚀构件用立体织物的成型方法，其特征在于，在内喉区域内的区域以及在内喉区域外的区域的针刺角度为垂直方向。
10.一种内烧蚀构件用立体织物，其特征在于，所述立体织物采用权利要求1-9任一项所述的方法制备得到。
...【技术特征摘要】
1.一种内烧蚀构件用立体织物的成型方法，所述内烧蚀构件包括一贯穿孔，所述贯穿孔的表面即为内喉区域，该内喉区域包括气流冲刷曲线，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的内烧蚀构件用立体织物的成型方法，其特征在于，所述步骤2具体为：所述织物为碳布单元，利用热熔丝织造网格平纹布，经、纬向的热熔丝间隔一定距离稀疏排列，网格平纹布每织至预定长度时，在织口处引入一组碳纤维，最终使得多组碳纤维形成以平纹布上某一点为中心的放射状，融化经纬两向的热熔丝以固定碳纤维位置，使其形成射线状排列的准各向同性碳布单元。
3.根据权利要求2所述的内烧蚀构件用立体织物的成型方法，其特征在于，多组碳纤维形成以平纹布中心点为中心的放射状。
4.一种内烧蚀构件用立体织物的成型方法，所述内烧蚀构件包括一贯穿孔，所述贯穿孔的表面即为内喉区域，该内喉区域包括气流冲刷曲线，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的内烧蚀构...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘畅，王伟杰，邢丹丹，刘海宽，吕倬宇，
申请(专利权)人：南京玻璃纤维研究设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。