复合材料纤维编织结构制造技术

本发明专利技术公开了一种复合材料纤维编织结构，包括由多股纤维纱编织而成的纤维层，其中每层纤维布分为上层纤维层和下层纤维层，相邻两股纤维纱之间空开一股纤维纱的距离，且相邻的两股纤维纱之间互相平行，再上下缝编在一起。通过本发明专利技术生产的复合材料的层间剪切强度有很大程度上的提高，且无需改变目前的纤维布生产工艺，几乎不会增加目前的制造成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种纤维材料的编织结构，更具体地说，一种适用于玻璃纤维、碳纤维等复合材料的纤维编织结构。
技术介绍
随着材料科学的飞速增长，对材料的性能也要求越来越高。复合材料相比传统材料由于具有各向异性，可设计性强等特点目前已被广泛运用。当前被应用最广泛的是玻璃纤维复合材料(俗称玻璃钢)和碳纤维复合材料，其比强度、比刚度均大大高于钢材等传统材料。但由于目前的增强材料中层间无纤维，故其薄弱环点是其层间剪切强度差。如图1所示，纤维纱11由纤维丝12组成，多股纤维纱紧密编织(或通过缝编线缝编)一层纤维布，复合材料中，上下两层纤维之间除树脂13外无任何纤维连接，复合材料的一个特点是在纤维方向强度大，而树脂的强度远低于纤维强度，因此容易发生层间剥离而导致材料的失效。目前，也有先进的三维立体编织设计进行三维立体编织解决该问题，但是设备昂贵，且适应性差，不同形状产品需设计不同编织程序，仅适用于少数领域的小部件产品。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是通过一种新型的编织结构很大程度上提高复合材料的层间剪切强度，而无需改变目前的纤维布生产工艺，几乎不会增加目前的制造成本。为解决上述技术问题，本专利技术公开一种复合材料纤维编织结构，包括由多股纤维纱编织而成的纤维层，其中每层纤维布分为上层纤维层和下层纤维层，相邻两股纤维纱之间空开一股纤维纱的距离，且相邻的两股纤维纱之间互相平行，再上下缝编在一起。本专利技术与现有技术最大的区别在于同一平面的相邻两股纤维纱之间是互相间隔开的，空开一股纤维纱的距离。无论上层纤维层和下层纤维层的方向是否相同，由这种结构生产的复合材料的层间剪切强度有很大程度上的提高。另外本专利技术的纤维编织结构只是在结构上有所不同，但仍然采用现有的由多股纤维纱编成纤维层的编织方法，因此无需改变目前的纤维布生产工艺，几乎不会增加目前的制造成本，而且适应性好，不同形状产品的编织程序通用性好。附图说明图1为传统纤维铺层结合结构示意图。图2为本专利技术在单向纤维布中的应用编织结构示意图。图3为按本专利技术的两层单向纤维布铺层后铺设效果示意图。图4为图3的铺设施压后形成层间交叉连接的示意图。图5为本专利技术在90度纤维布的应用示意图。图6为本专利技术在90度加其他方向纤维的纤维布的应用示意图。图7为本专利技术在90度纤维布铺层时铺层方式示意图。具体实施例方式下面结合附图和实施例进一步说明本专利技术的技术方案。请参考图2，图2所示为本专利技术的第一实施例，复合材料纤维编织结构在单向纤维布中的应用，即复合材料纤维编织结构的基本结构。通过纤维编织设备使纤维纱形成波浪型的交错起伏，相邻两股纱之间空开一股纱的距离，且相邻的两股纱之间互相平行，纱与纱之间紧密排列。如图2所示，纤维纱21通过缝编纱22制成上层纤维层23和下层纤维层24。每层纤维布分为两层，且上下两层也是通过缝编纱22缝编在一起，每层中每股纱之间间隔一股纱排列，再上下缝编在一起。为达到更好的交错效果，可在两层纱之间少量设计一些正交方向的纤维，使上下两层不至于重叠。请参考图3，图3是本专利技术的第二实施例，复合材料纤维编织结构在两层纤维中的应用。图3所示的纤维布分为上层纤维层23和下层纤维层24，每层的纤维布铺设结构如图2所示本专利技术第一实施例中的复合材料纤维编织结构相同。如图3所示，所述纤维布铺设后，后一层的正面凸起纤维将嵌入前一层反面两束纤维之间，经树脂浸润后成型，比图1所示的现有技术的传统铺层之间有更大连接接触面积，从而提高层间剪切强度。图4为图3所示本法明第二实施例的进一步改进。在根据第二实施例形成所述编织结构之后，对所述编织结构进行真空灌注工艺，因为通过真空压力，纤维之间将形成更紧密的层间交叉连接，大幅提升层间剪切强度。加压后即可达到图4所示上下两层纤维布的紧密镶嵌连接。请参考图5，图5所示为本专利技术的第三实施例，复合材料纤维编织结构在90度纤维布中的应用。所述复合材料纤维编织结构的原理与图2所示的类似，通过纤维编织设备使纤维纱形成上层53与下层54，所述两层53、54为纤维方向正交的两层纤维，每一层同方向的两股纱之间分别错开一股纱排列。与第一实施例不同的是，相邻的两股纤维纱之间互相平行，上下两层纤维层的方向互相垂直，上下两层正交纤维纱分别错开一股纱排列，再通过缝编纱51上下缝编在一起。进一步地，图5所示的本专利技术第三实施例的复合材料纤维编织结构的上下两层之间也可以是其他的角度，例如90度、±45度或者其他的角度(未在图中示出)。请参考图6，图6是本专利技术第三实施例的进一步改进。图6所示为在本专利技术图5所示第三实施例的复合材料纤维编织结构的上下两层之间，额外再加上其他方向纤维的纤维布的应用，其原理与图2所示的第一实施例及图5所示的第三实施例类似。如图6所示，通过纤维编织设备使纤维纱形成上层63与下层64，所述两层63、64为纤维方向正交的两层纤维，每一层同方向的两股纱之间分别错开一股纱排列，在上层63与下层64中间可夹杂一个中间层65,所述中间层65可以是其他任意方向纤维或布(图6中仅不出一个方向为例)。图6所示的复合材料纤维编织结构中，上层63、下层65与中间层65通过缝编纤维纱62缝编在一起。进一步地，与图5所示的本专利技术第三实施例的复合材料纤维编织结构类似，图6所示的上层63与下层64之间也可以是其他的角度，例如90度、±45度或者其他的角度(未在图中示出)。请参考图7，图7是图3所示的复合材料纤维编织结构在两层纤维中应用的变化实施例。与图3所示实施例不同的是，图7所示结构的上下两层纤维均采用图5所示第三实施例中的纤维结构，即上下两层方向互相垂直的复合材料纤维编织结构。与图3所示的结构类似，图5所述纤维铺设后，后一层的正面凸起纤维(即图5中的上层53)将嵌入前一层反面两束纤维(即图5中的下层54)之间，经树脂浸润后成型，与图1所示的现有技术的传统铺层以及图3所示的本专利技术的第二实施例的铺层相比，具有更大连接接触面积，从而有更高的层间剪切强度。进一步地，参考图4所述的进一步改进，在图7所示的复合材料纤维编织结构成型后，可以对所述编织结构进行真空灌注工艺，通过真空压力，纤维之间将形成更紧密的层间交叉连接，相比于图4所述的加压后的编织结构，图7所示的纤维编织结构在加压后具有更高的层间剪切强度，加压后可达到上下两层纤维布更加紧密的镶嵌连接。图7仅示出了上下两层纤维间角度为90度的复合材料纤维编织结构在两层纤维中的应用，但这仅仅只是本专利技术众多实施例的其中之一。由图5所述的第三实施例可知，上下两层(即图5中的上层53和下层54)纤维间的角度可以选取90度、±45度或者其他的角度，因此图7的两层纤维也同样可以选取上述角度来成型。进一步地，也可以对上下两层纤维间的角度为90度、±45度或者其他的角度的两层纤维进行真空灌注工艺，同样属于本专利技术实施例的范围。本
中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本专利技术，而并非用作为对本专利技术的限定，只要在本专利技术的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本专利技术的权利要求书范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合材料纤维编织结构，包括由多股纤维纱编织而成的纤维层，其特征是，包括：每层纤维布分为上层纤维层和下层纤维层，同一平面相邻的两股所述纤维纱之间空开一股所述纤维纱的距离，且同一平面相邻的两股所述纤维纱之间互相平行，上下缝编在一起。

【技术特征摘要】
1.一种复合材料纤维编织结构，包括由多股纤维纱编织而成的纤维层，其特征是，包括 每层纤维布分为上层纤维层和下层纤维层，同一平面相邻的两股所述纤维纱之间空开一股所述纤维纱的距离，且同一平面相邻的两股所述纤维纱之间互相平行，上下缝编在一起。2.如权利要求1所述的复合材料纤维编织结构，其特征是 所述上层纤维层和所述下层纤维层的方向相同，所述上层纤维层中每股所述纤维纱之间间隔一股所述下层纤维层中的所述纤维纱排列。3.如权利要求2所述的复合材料纤维编织结构，其特征是 在所述两层纤维层之间少量设计一些正交方向的纤维，使所述上下两层纤维层交错间隔。4.如权利要求1所述的复合材料纤维编织结构，其特征是 所述上层纤维层和所述下层纤维层的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：张良，
申请(专利权)人：上海尔华杰机电装备制造有限公司，
类型：发明
国别省市：