改变参与纱锭数量制备拐角预成型体的方法技术

一种改变参与纱锭数量制备拐角预成型体的方法，包括下列步骤：1）以第一芯模（1）为几何中心，对称、均布编织设备，按第一方向（3）开始编织；2）编织至第一芯模（1）内侧的拐角处（1-1）时，开始按规律不断减少参与编织的纱锭数量，编织至第一芯模（1）外侧的拐角处（1-2）为止；3）以第二芯模（2）为几何中心，对称、均布编织设备，从第二芯模（2）的外侧拐角处（2-2）按第二方向（4）继续编织，按规律不断增加参与编织的纱锭数量，编织至第二芯模（2）内侧拐角处（2-1）后，以此位置的纱线列数全部参与编织直至芯模（2）的尾端，即得拐角预成型体；采用本发明专利技术编织的预成型体单元纱线连续、结构完整，有利于提高复合材料的力学性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种通过改变参与纱锭数量以达到调整拐角角度的预成型体制备方 法，属于增强纤维及编织

技术介绍
复合材料管道以其重量轻、强度高、抗蠕变、耐腐蚀等优良特性，在航天、化工、石 油等许多领域得到了广泛应用。管道接头是复合材料管道必不可少的连接部件。一般的金 属管道接头由于重量较重，且会发生热胀冷缩和易被腐蚀等影响，制约了其在航天、化工领 域的应用。中国专利公告号CN200810236210. 5，公告日是2008年11月沈日，名称为‘2. 5维整 体编织多通管织物的编织方法’中公开了一种多通管状织物的编织方法，采用2. 5维结构和 2. 5维整体编织方法。该专利较好地解决了多通管外形尺寸的精度问题，不足之处是由于 2. 5维结构只是相邻层两两相连，层间力学性能较低，制约了其在结构复合材料领域应用； 此外，多通管通过中心连接体实现连接过渡，体积大、结构不紧凑。《第12届全国复合材料 学术会议》杂志2002年10月出版的第13章‘复合材料管道接头预型件的设计与织造’ 一 文中介绍了采用2. 5维结构和由立体结构转化为平面结构的平面织造方法制备的管道接 头预型件，虽能制备三通(如T型、Y型)、多通(如四通)和弯头等多种类型管道接头预成型 体，不足之处是层间力学性能较低；且立体展开成平面织造存在形状误差，如织造方法中特 殊固结区域的设计，使预成型体的设计尺寸比产品尺寸要大，进行二次加工后对产品性能 形成影响。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题就是现有技术中2. 5维结构层间力学性能低；2. 5维整 体编织多通管连接过渡结构不紧凑；复合材料管道接头由立体展开为平面的预成型体存在 形状误差等问题，提出一种采用三维多向结构，通过改变参与纱锭数量制备拐角预成型体 的方法。本专利技术包括如下步骤1)以第一芯模为几何中心，通过对称、均布单元方机的方法组成四步法圆形或方形 预成型体的编织设备，按第一方向开始编织；2)编织至第一芯模内侧的拐角处时，以此位置预成型体的截面A上的纱线列数即 运动纱和轴向不动纱列数之和为基数，在以后的每个机器循环均减少相同列数的纱线，并 将减出纱线所对应的纱锭固定，使其不参与方机下一个机器循环的运动，剩余列数的纱线 所对应的纱锭则继续下一个机器循环的运动，编织至第一芯模外侧的拐角处为止；(3)再以第二芯模为几何中心，通过对称、均布单元方机的方法组成四步法圆形或方形 预成型体的编织设备，从第二芯模的外侧拐角外开始按第二方向继续编织，并以此位置预成型体截面B上的纱线列数列数即运动纱和轴向不动纱列数之和为基数，在以后的每个机 器循环均增加相同列数的纱线，编织至第二芯模内侧拐角处后，以此位置的纱线列数全部 参与编织直至第二芯模2的尾部，即得拐角预成型体。前述截面A和截面B的纱线列数相同，步骤(3)中的每次增纱的列数和步骤(2)每 次减纱的列数相同。前述步骤2)中从第一芯模内侧拐角处编织至外侧拐角处所需的机器循环数=第 一芯模内侧拐角处与外侧拐角处在第一方向上的长度差/母向花节长度/10，每个机器循 环减少的纱线列数=第一芯模内侧拐角处截面A的纱线列数/机器循环数，纱线列数递减 的操作次数=机器循环数-1。前述步骤3)中从第二芯模的外侧拐角处编织至内侧拐角处所需的机器循环数= 第一芯模内侧拐角处与外侧拐角处在第一方向上的长度差/母向花节长度/10，每个机器 循环增加的纱线列数=第二芯模外侧拐角外截面B的纱线列数/机器循环数，纱线列数递 增的操作次数=机器循环数+1。前述母向花节长度单位为mm/ΙΟ个花节。采用本专利技术编织的预成型体为三维四向或四向以上结构，采用四步法方形或/和 圆形编织工艺进行编织。前述第一芯模和第二芯模为组合使用的模具，完成步骤2)后将第二芯模与第一芯 模对接，第一芯模的内侧拐角处和外侧拐角处的位置分别与第二芯模的内侧拐角处和外侧 拐角处的位置重合，形成一个L型的组合芯模；第一芯模和第二芯模的横截面形状均为圆 形或方形，两者的组合方式为“圆形+圆形”、“方形+方形”或“圆形+方形”。前述组合芯模由N (N彡2)个单元芯模组合而成。采用本专利技术进行预成型体编织用纱线为碳纤维、玻璃纤维、石英纤维、高硅氧纤 维、聚乙烯纤维、芳纶纤维或金属纤维。本专利技术所采用的四步法为三维编织的已知主要编织方法之一，以四步为一个编织 循环。本专利技术所采用的单元方机是指三维编织设备底盘的形状为方形，为现有技术，该 单元方机纱锭的运动有行列结构和角导轮结构两种形式，本专利技术采用的是行列结构的单元 方机。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是采用本专利技术编织的预成型体为三维多向单元，单元纱线连续、结构完整，有利于提高复 合材料的力学性能；而且，复杂制品可整体成型，结构紧凑。本专利技术可应用于拐角小于π /2、等于π /2、大于π /2的块状和管状预成型体的整 体制备，拓展三维多向预成型体应用，解决复杂结构复合材料预成型体的制备难题，可有效 满足工程应用的现实需求。附图说明 图1-1为本专利技术“L”型拐角预成型体(圆形空心)横截面剖视示意图；图1-2为本专利技术“L”型拐角预成型体(圆形空心)纱线列数递减、递增工艺示意图；图2 为本专利技术“Z”拐角预成型体(圆形空心)横截面剖视示意图3为本专利技术“L”型拐角预成型体(方形实心)横截面剖视示意图； 图4为本专利技术拐角预成型体制备用单元方机组合、布置平面示意图； 图5-1为本专利技术拐角三维四向预成型体制备方法的递减纱锭列数工艺示意图； 图5-2为本专利技术拐角三维四向预成型体制备方法的递增纱锭列数工艺示意图； 图6-1为本专利技术拐角三维五向预成型体制备方法的递减纱锭列数工艺示意图； 图6-2为本专利技术拐角三维五向预成型体制备方法的递增纱锭列数工艺示意图。图1-2中，I处所示的是至下纱线列数递减操作截面，II处所示的是由左至右纱 线列数递增操作截面。图4中，N表示行数，M表示列数。图5-1中，BZ表示编织机，Y表示运动纱绽，S表示纱线，JSl表示第一次减少纱绽， JS2表示第二次减少纱绽，JSN表示第η次减少纱绽。图5-2中，BZ表示编织机，Y表示运动纱绽，ZSl表示第一次增加纱绽，ZS2表示第 二次增加纱绽，ZSN表示第η次增加纱绽。图6-1中，BZ表示编织机，Y表示运动纱绽，S表示纱线，W表示轴向不动纱绽，JSl 表示第一次减少纱绽，JS2表示第二次减少纱绽，JSN表示第η次减少纱绽。图6-2中，BZ表示编织机，Y表示运动纱绽，ZSl表示第一次增加纱绽，ZS2表示第 二次增加纱绽，ZSN表示第η次增加纱绽。具体实施例方式下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述 实施例1 用Τ300碳纤维I两股合股，四步法工艺编织一件三维四向结构的“L”型圆环形截 面拐角预成型体，参见图1-1。第一芯模1和第二芯模2的横截面形状均为圆形，直径 60mm，直柱长度150mm ；预成型体5的厚度5 mm，纤维体积含量50%。其编织方法具 体如下(1)根据预成型体的外形尺寸和纤维体积含量设计工艺参数编织纱(三维四向全是运 动纱)初始列数180列，初始行数9行，母向花节长度(第一方向3) 40mm/10个花节，周向花 节长度(与第一方向3垂直)21mm/10个花节。确定第一芯模1的内侧拐角处1-1为第一芯模本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种改变参与纱锭数量制备拐角预成型体的方法，其特征是包括下列步骤：１）以第一芯模（１）为几何中心，通过对称、均布单元方机组成四步法圆形或方形预成型体的编织设备，按第一方向（３）开始编织；２）编织至第一芯模（１）内侧的拐角处（１－１）时，以此位置预成型体（５）的截面（Ａ）上的纱线列数即运动纱和轴向不动纱列数之和为基数，在以后的每个机器循环均减少相同列数的纱线，并将减出纱线所对应的纱锭固定，使其不参与方机下一个机器循环的运动，剩余列数的纱线所对应的纱锭则继续下一个机器循环的运动，编织至第一芯模（１）外侧的拐角处（１－２）为止；３）再以第二芯模（２）为几何中心，通过对称、均布单元方机组成四步法圆形或方形预成型体的编织设备，从第二芯模（２）的外侧拐角处（２－２）开始按第二方向（４）继续编织，并以此位置预成型体的截面（Ｂ）上的纱线列数列数即运动纱和轴向不动纱列数之和为基数，在以后的每个机器循环均增加相同列数的纱线，编织至第二芯模（２）内侧拐角处（２－１）后，以此位置的纱线列数全部参与编织直至芯模（２）的尾端，即得拐角预成型体；前述截面（Ａ）和截面（Ｂ）的纱线列数相同；前述步骤３）中的每次增纱的列数和步骤２）每次减纱的列数相同；前述第一芯模（１）和第二芯模（２）为组合使用的模具，完成步骤２）后将芯模（２）与芯模（１）对接，第一芯模（１）的内侧拐角处（１－１）和外侧拐角处（１－２）的位置分别与第二模芯（２）的内侧拐角处（２－１）和外侧拐角处（２－２）的位置重合，形成一个Ｌ型的组合芯模。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋云，朱建勋，王宇，
申请(专利权)人：中材科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：84