本发明专利技术涉及飞机上用制造碳/碳复合材料刹车盘环形预制体及其编织工艺方法。目前所用预制体为正交编织工艺，每层间长纤维垂直走向，成形后为正方形，再切成圆环形。材料利用率低。本发明专利技术的目的是研制一种制造碳/碳复合材料刹车盘环形预制体及其编织工艺方法。方法是由各单元层在α为10°～85°角度之间层层依次旋转角度、上下复合叠加铺设、反复垂直针刺，加压制成密度为0.5～0.58克/厘米2、内径为200～300毫米，外径为500～600毫米，高度为30～36毫米的环形预制体。优点是提高原材料的利用率和加工产品的质量，同时采用长纤维的非正交排列，达到机械性能各向的一致性，提高碳刹车盘的使用寿命和综合性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及飞机上用。
技术介绍
目前所用预制体为正交编织工艺，每层间长纤维垂直走向，成形后为正方形，再切成园环形。这种编制工艺生产的预制体材料利用率低碳/碳复合材料飞机碳刹车盘制造中所使用的预制体均为长纤维正交加预氧丝网胎(也称碳毡层)，重叠针刺成方形件，再切成环形后用于碳沉积，除环形外的材料全部废弃，这样材料的利用率很低。按B757、A320等型号飞机碳刹车盘所用的预制体计算，其材料的利用率是M%，有46%的材料为边角料而报废。且目前所用的原料均是日本的东丽、 或东邦生产的1 碳纤维，由于价格高，每公斤预制体千元以上(含边角料供应)成本很尚ο在国家知识产权局网上查得2006年4月19日公告了名称为“炭/炭复合材料刹车盘的制作方法”专利，主要是基体的制作采用编织的方法，避免了传统方法中基体材料使用炭布、针刺炭毡、针刺炭纤维等，需要剪切、叠层的过程。炭/炭复合材料刹车盘的制作方法，主要包括基体的编织制作、基体成型、基体的气相沉积或浸树脂炭化、高温热处理、机械加工、防氧化处理、最后进行装配，其特征在于所述的基体的编织制作方法主要包括以下步骤a、准备好要使用的炭纤维或预氧丝；b、按照预先计算好的针距在直径可调的内外环上固定好编织针或调好织针；C、先沿X轴或径向方向编织一层，在0 90°范围内转动基体；d、再沿Y轴或环向方向编制一层，在0 90°范围内转动基体；e、重复a、b两步，直到达到要求厚度；f、根据基体厚度将Z向每次织入的纤维长度调好；g、将调好的纤维沿Z向用针织入，Z向针距可据要求任意调整，即可完成编织。在国家知识产权局网上又查得2006年5月10日公告了名称为“一种可针刺无纺织物及准三维预制件”专利，主要是涉及一种由聚丙烯腈基碳纤维预制薄层无纺织物及编织布，以及经多重交替叠层针刺形成的准三维预制件，克服了已有采用以长条OPF编织布为主叠层针刺预制件的缺陷。其由短纤维散乱叠合并针刺制成，所说短纤维为聚丙烯腈基碳纤维原体，经蒸汽或化学改性处理、机械松散、疏理、针刺成面密度为40-120克/米2的薄层无纺织物。三、
技术实现思路
本专利技术的目的是研制一种。提高原材料的利用率和加工产品的质量。同时改变长纤维的正交排列，达到机械性能各向的一致性，提高碳刹车盘的摩擦特性、力学特性和综合性能。目前，本专利技术的非正交预制体所产生的碳盘使用寿命可提高一倍。本专利技术的技术解决方案(为了方便理解
技术实现思路
，同时参看附图及附图说明，标号位于括号内。)碳/碳复合材料刹车盘环形预制体，其特征是由各单元层(8)在α为 10° 85°角度之间层层依次旋转角度、上下复合叠加铺设、反复垂直针刺，加压制成密度为0. 5 0. 58克/厘米2、内径为200 300毫米，外径为500 600毫米，高度为30 36 毫米的环形预制体。本专利技术的技术解决方案还包括制造所述的碳/碳复合材料刹车盘环形预制体编织工艺方法，其特征是制作步骤如下a、在常温常压下将一层聚丙烯型碳纤维长丝(1)和一层聚丙烯腈基预氧丝网胎 (2)下上重叠平铺形成“1+1结构”，用针刺机经垂直针刺固定成长卷形“毡体”；其针刺密度为10 30针/cm2 ；b、用样板将该毡体下料成两两对称的四块，经排样使余量最小，将四块拼成一层园环形，内径为200 300毫米，外径为500 600毫米，构成碳毡零件“单元层(8)，，；C、将上述各单元层(8)按长纤维的方向在α = 10° 85°角度之间选定一个角度或者选定一个角度范围，层层依次旋转该α角度或者该α角度范围、再上下复合叠加铺设，当铺到单元层(8)为5-10层时，开始用针刺机上下针刺，使聚丙烯型碳纤维长丝(1)中的长纤维上下拉紧定位，完成一个环形针刺后成为一个单一 “毡体”；在此基础上再铺下一个单元层，再重复一次针刺，如此循环将各个单元层针刺后拉紧固定一个环形的完整的“毡体”，加压制成达到所要求厚度为30 36毫米、密度为0. 5 0. 58克/厘米2时，完成整个环形预制体(9)的编织工艺。所述的制造碳/碳复合材料刹车盘环形预制体编织工艺方法，其特征是将上述单元层(8)按长纤维的方向在α = 10° 85°角度之间选定一个角度，该角度是15°、 30°、45°、60°、75° 特殊角度。所述的制造碳/碳复合材料刹车盘环形预制体编织工艺方法，其特征是将上述单元层(8)按长纤维的方向在α =10° 85°角度之间选定一个角度，该角度是 38° -42°范围，最佳是40°特殊角度。所述的制造碳/碳复合材料刹车盘环形预制体编织工艺方法，其特征是将一层聚丙烯型碳纤维长丝(1)和一层聚丙烯腈基预氧丝网胎(2)下上重叠平铺形成“1+1结构”， 其两者质量比例为7 3。所述的制造碳/碳复合材料刹车盘环形预制体编织工艺方法，其特征是将一层聚丙烯型碳纤维长丝(1)和一层聚丙烯腈基预氧丝网胎(2)下上重叠平铺形成“1+1结构”， 用针刺机经垂直针刺固定成长卷形“毡体”，其针刺密度为9 30针/cm2 ；将上述单元层按长纤维的方向在10° 85°角度之间选定一个角度，层层依次旋转该角度、上下复合叠加铺设，用针刺机上下针刺固定，其针刺密度为9 64针/cm2。本专利技术的优点和效果1、优点由于采用了剪裁拼接方法，故节约原材料可达40%以上；可编织非正交预制体，达到设计所要求的不同长纤维的夹角的结构，提高了机械强度的均勻性，提高飞机碳刹车盘的使用寿命；使用国产碳纤维长丝和预氧丝网胎“1+1”混合结构，能够满足飞机碳刹车盘性能要求，又可降低成本；工艺简单，容易实现大规模化的生产。2、效果经申请人采用本专利技术生产的预制体沉积的碳/碳复合材料刹车盘，不但工艺简单易于实现，而且通过小样检测各项机械性能均勻，检测后各项性能数据离散性小， 并且经微观检测碳沉积后易形成摩擦材料所需要的粗糙组织；提高了碳刹车盘的使用寿命，碳盘的摩擦性能也得到了改善。经大样的惯性台动力试验，力矩曲线光滑平稳，摩擦性能好，易于满足适航条件。经装机使用，刹车性能满足适航要求。四附图说明图1是现有技术制成预制体的平面结构示意图；图2是“1+1结构”经垂直针刺固定成长卷形毡体结构示意图；图3是用样板将毡体下料成两两对称的四块，构成碳毡零件“单元层”的第一种排样结构示意图；图4是用样板将毡体下料成两两对称的四块中的两块，和图5构成碳毡零件“单元层”的第二种排样结构示意图；图5是用样板将毡体下料成两两对称的四块中的两块，和图4构成碳毡零件“单元层”的第二种排样结构示意图；图6 是编织成整个环形预制体的剖面结构示意图；图7是图6中A-A剖第一个单元层结构示意图；图8是图6中B-B剖第二个单元层结构示意图；图9是图6中C-C剖第三个单元层结构示意图；图10是编织成三个环形单元体铺层的平面透视结构示意图；上述图中的标号说明1-聚丙烯型碳纤维长丝，简称长纤维；2-聚丙烯腈基预氧丝网胎，简称网胎；3-1/4环形单元层；4-1/4园缺单元层，5-第一层对缝，6-第二层对缝， 7-第三层对缝，8-单元层，9-预制体，D-刹车盘外径，d-刹车盘内径，δ-加工余量，α-对缝夹角，或者说各单元层按其长纤维方向相对铺设的夹角。五具体实施例方式依附图作进一步的陈述，参见图1，这是原来市场销售的预制体9结构示意图，购买时以正方形2Χ本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．碳／碳复合材料刹车盘环形预制体，其特征是：由各单元层（８）在α为１０°～８５°角度之间层层依次旋转角度、上下复合叠加铺设、反复垂直针刺，加压制成密度为０．５～０．５８克／厘米２、内径为２００～３００毫米，外径为５００～６００毫米，高度为３０～３６毫米的环形预制体。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：余遂海，余威，余强，
申请(专利权)人：陕西蓝太航空设备有限责任公司，
类型：发明
国别省市：87
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