2.5维编织回转体复合材料成型方法

复合材料 回转 成型 编织

本发明涉及一种2.5D(维)编织回转体复合材料成型方法，包括织物编织和复合成型，属制造成型

本发明的目的在于提供一种工艺简单、成本低廉，操作简便的2.5D(维)编织回转体复合材料成型方法一种2.5D(维)编织回转体复合材料成型方法，其特征在于包括以下过程(1)、利用由至少4台简易编织方机组成的回转体编织机采用放射性加纱方法进行回转体织物的编织；(2)、在回转体织物的编织过程中，对于横截面变化的织物采取由小端向大端的编织；并且根据模具直径的不同变化，在纬纱圆周方向均勻挂上经纱，以保证织物经向密度一致；(3)、将编织好的回转体织物置于竖直放置的回转体模具中；(4)、对织物进行从下而上的多通道形式注胶；并实时监测注射压力，保证注胶加载稳定；(5)、在回转体模具顶部设置多个出胶口兼观察口，当其中一个或几个出胶口出现胶液溢出现象，则加以封闭，当最后一个敞开的出胶口出现胶液溢出时，则判断注胶完成；(6)、封闭上述最后一个出胶口，并进行模腔保压；(7)、保压结束后进行固化后处理该方法的回转体织物织造快捷，可设计性强2.5D编织机由简易编织方机组成，简易编织方机设计可升降条子框架和不可升降条子框架组成，运动条子与不运动条子为一组且间隔排列，整台方机由若干组条子组成，可根据需要设定每台方机的经纱容量，每台方机经纱容量一般为40层90列(3600根经纱)，每根条子上等间距排列灯钩，灯钩间距2cm，灯钩是张力线生根的地方根据回转体织物的经纱总数量确定单元方机的使用数量，方机数量至少4台组成多边形，经纱层列数均布在方机上对于圆台形和圆锥形等不同横截面的编织体可采用放射性加纱的方法实现织物的编织，织物由小端向大端编织成型该方法的成型设备成本低廉，操作简便，复合快捷，胶液注射均勻，压力可调，树脂体系多样，成品质量良好回转体织物采用竖直放置的方式使得树脂需要克服重力自下而上的浸润织物，该注射方式胶液流动稳定、均勻，克服了采用RTM工艺会出现气泡、干斑以及浸润不均勻的现象本发明的成型装置可以调节芯模的尺寸来成型多种回转体复合材料，再配合不同品种的树脂可以成型不同类型的复合材料，克服了RFI工艺对树脂体系的过高要求以及无法成型回转体织物的难题回转体模具使用多通路底座来实现对回转体织物的多通道注胶，保证了树脂在回转体复合材料半径和长度两个方向的均勻性预先设计的多个出胶口兼观察口可以方便的判断浸胶完成与否和实时地监控胶液的流动状况，并根据具体情况予以封堵保证回转体织物能够充分浸润图1是本发明的2.5D(维)编织回转体织物织造设备示意图图2放射性加纱方法示意图图中圆圈表示经纱；直线表示纬线；方框区域表示加纱位置与方法图32.5D织物基础单元结构示意图其中图3①为层与层浅交直联示意图；图3②为层与层浅交弯联示意图图4是本发明的2.5D编织回转体复合材料螺旋式树脂注射装置示意图图5是本发明的成型模具结构示意图图中标号名称1、挂纱环，2、织物成型区，3、经纱，4、成型模具，5、操作平台，6、张力线，7、2.5D编织方机，8、框架，9、测力仪，10、螺旋加载装置，11、压力传感器，12、成型模具，13、注胶罐，14、多通路注胶底座，15、左右外模，16、芯模，17、顶盖兼出胶口，18、回转体织物具体实施例方式图1所示为2.5D(维)编织回转体织物织造设备示意图简易2.5D编织机包括编织方机、操作平台、模具支架、模具等组成首先设计回转体织物的成型模具、固定模具的工装，编织模具可设计成圆锥形、圆台形和圆管形等，模具材料可选用钢材、木材、石墨和尼龙等，这些可根据实际需要进行选择设计利用2.5D编织机进行回转体织物的编织，2.5D编织机由简易编织方机组成，简易编织方机设计可升降条子框架和不可升降条子框架组成，运动条子与不运动条子为一组且间隔排列，整台方机由若干组条子组成，可根据需要设定每台方机的经纱容量，每台方机经纱容量一般为40层90列(3600根经纱)，每根条子上等间距排列灯钩，灯钩间距2cm，灯钩是张力线生根的地方根据回转体织物的经纱总数量确定单元方机的使用数量，方机数量至少4台组成多边形，经纱层列数均布在方机上为了便于成型织物的操作，操作平台设计成可调节高度的平台，利于编织工作为了保证2.5D编织织物的整体性与一致性，设计织物的单元体结构为直交浅联和弯交浅联结构就是多层经纱与多层纬纱按照一定规律循环交织的方式回转体织物的基础织物结构单元可选择直交浅联(图3①)、弯交浅联(图3②)等织物结构，任何一种结构都可在简易2.5D编织机上实现对于圆台形和圆锥形等不同横截面的编织体可采用放射性加纱的方法实现织物的成型编织，织物由小端向大端编织成型放射性加纱方法(如图2所示)为了保证织物整体的均勻性，纤维体积含量一致，对于不同横截面的编织体根据模具直径的不同变化，为了保证织物经向密度一致在编织过程中，在纬纱圆周方向均勻挂上经纱，举例说明当织物表面绕第η次纬纱时织物经纱总列数为100列，织物经纱密度为10根/cm，织物表面绕n+1次纬纱时根据织物直径变大，织物经纱总列数纬104列，经纱列数增加了4列，为了保持经纱密度不变，那么，在绕n+1纬时经纱必须增加4列，因此，在绕n+1纬时在纬纱上挂上4列经纱，4列经纱必须均布在方机上，如果4台方机，每台方机增加1列经纱，增加的经纱列数与经纱连接的张力线则挂在预先留好相应位置的方机钩子上，按照此加纱方法完成圆台或圆锥等不同横截面编织体的成型编织图4为回转体复合材料螺旋式树脂注射成型装置示意图，该装置包括回转体模具、与回转体模具底部相通的胶液注射装置、与胶液注射装置的注射端相连的注射压力检测装置组成；其中回转体模具底部设有多通道，顶部设有多个出胶口兼观察口具体为框架8、测力仪9、螺旋加载装置10、压力传感器11、成型模具12；其注射过程为螺旋加载装置10均勻加载，压力传感器11测量注射压力并由测力仪9显示，胶液从注胶罐13流进多通路注胶底座14，再自下而上的浸透织物18完成注胶本套装置具有结构简单、生产效率高、成型工艺简单的特点并且实验证明，经该装置复合成型的回转体试样树脂分布均勻、浸渍路线短、产品孔隙率低，纤维含量高，表面质量良好，制品整体性能优异，符合设计要求而且，该装置组装简便、适应性广，可添加加热装置以满足不同树脂对固化温度的需求，也可调整芯模的直径来复合成型不同截面形状的回转体复合材料另外，螺旋式的加载方式保证胶液注射过程中注射压力和注射速度的均勻和可调，由下向上的注射方式保证织物浸胶均勻、成型试件质量良好图5为回转体模具示意图，该模具由注胶罐13、多通路注胶底座14、左右外模15、芯模16、顶盖兼出胶口17共六部分组成，相互间以橡胶密封圈密封加以螺栓紧固，装配简单，清洗方便使用不同形状的芯模可成型相应的回转体复合材料，利用率大为提高成型模具采用钢模，具有重复使用、不易变形、使用年限长、加工方便和保压效果好等优点，良好的加工精度能够保证复合材料预制件成型后的表面光洁度以下实施例，是一个2.5D(维)编织回转体复合材料成型过程以最简单的圆管形回转体为例，复合成型要经过四个主要步骤完成根据设计方案，第一步先进行2.5D回转体织物的成型编织；第二步复合装置的准备；第三步注胶，成型模具结构采用单注胶口、多出胶口的多通路注胶方法，自下而上的浸透回转体织物；第四步复合成型后处理2.5D编织回转体织物的工艺参数如表1所示2.5D编织机设备的工艺设定根据工艺参数选用6台编织方机组合成圆周使用如图1所示，每台方机拴纱容量为128根2.5D圆管织物模具的设计如图5所示，设计芯模直径为Φ30mm，长度为500mm采用螺旋式树脂注射装置注胶如图4所示注射完毕后进行后处理得到2.5D编织圆管复合材料表12.5D编织回转体织物的工艺参数表<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>工艺步骤2.5D(维)编织回转体复合材料成型方法通过四个步骤完成1、编织回转体织物1)设计回转体织物的可升降固定工装、成型模具2)根据回转体织物设计选用的原材料(玻璃纤维、碳纤维、凯夫拉、石英纤维等)，根据回转体织物尺寸设计回转体织物的纤维体积含量，经纱、纬纱密度配比，织物基础结构等编织工艺参数3)在编织机上确定经纱的层数、列数，进行拴纱，调节好经纱张力4)进行回转体织物的成型编织5)回转体织物的下样整形2、准备工作1)清理模具，在左、右外模上均勻涂抹脱模剂，以利于脱模和保证成型试件表面光洁2)将附有回转体织物的芯模放置于左外模中，安装密封圈并与右外模合模，切除两端面多余纱线3)拧紧均勻分布的螺栓确保成型试件厚度和圆度均勻4)安装多通路注胶底座，确保螺栓紧固以防胶液溢出5)用螺栓定位芯模后安装盖板完成成型模具的组装3、注胶1)将组装好的模具抬至螺旋式树脂注射装置上，连接注胶灌和压力传感器，将测力仪清零，开始注胶2)胶液通过注胶罐底座被压进多通路注胶底座，在底座与左、右外模连接面处铣有与回转体试件大小一致的存胶槽，在槽中胶液与试件充分接触保证了回转体织物浸胶均勻3)由于压力作用胶液从下往上不断浸润三维纺织预制件，最终到达盖板4)盖板开有8个出胶孔兼观察孔，发现某个孔有溢胶现象立刻用螺栓加以封闭，以利于胶液向未浸透的部分流动，直到8个孔全部封闭，持续保压一段时间，注胶结束4、后处理1)保压完毕卸下注胶罐、多通路注胶底座和盖板，在室温下放置24小时，待固化后脱模2)松开外模螺栓将芯模连同固化后的复合材料试样一同取出，再利用千斤顶将芯模顶出3)将脱模后的回转体复合材料试件置于50°C左右的环境箱中烘烤两个小时，使其完全固化权利要求一种2.5维编织回转体复合材料成型方法，其特征在于包括以下过程(1)、利用由至少4台简易编织方机组成的回转体编织机采用放射性加纱方法进行回转体织物的编织；(2)、在回转体织物的编织过程中，对于横截面变化的织物采取由小端向大端的编织；并且根据模具直径的不同变化，在纬纱圆周方向均匀挂上经纱，以保证织物经向密度一致；(3)、将编织好的回转体织物置于竖直放置的回转体模具中；(4)、对织物进行从下而上的多通道形式注胶；并实时监测注射压力，保证注胶加载稳定；(5)、在回转体模具顶部设置多个出胶口兼观察口，当其中一个或几个出胶口出现胶液溢出现象，则加以封闭，当最后一个敞开的出胶口出现胶液溢出时，则判断注胶完成；(6)、封闭上述最后一个出胶口，并进行模腔保压；(7)、保压结束后进行固化后处理2.根据权利要求1所述的一种2.5维编织回转体织物复合材料成型方法，其特征在于第(4)步所述注胶方式是利用螺旋加载方式进行的全文摘要本发明涉及一种2.5维编织回转体复合材料成型方法，属制造成型