本發(fā)明屬于三維復(fù)合材料織造領(lǐng)域,具體涉及一種改變層間纖維壓力的編織-針刺預(yù)制體加強方法。
背景技術(shù):
1、預(yù)制體的制備技術(shù)是三維織造復(fù)合材料制備工藝的核心之一,纖維預(yù)制體在復(fù)合材料中起到增強體的作用,預(yù)制體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與性能直接影響最終得到的復(fù)合材料的性能和使用場景。隨著應(yīng)用場景的不斷拓寬,工作環(huán)境變得更加嚴苛,傳統(tǒng)的針刺機織碳布工藝已經(jīng)難以滿足日益發(fā)展的裝備、材料需求,其中的關(guān)鍵問題在于針刺工藝中刺針扎進預(yù)制體,會導(dǎo)致織物紗線的斷裂和損傷,破壞織物原本的面內(nèi)性能。另外,針刺植入層間纖維的狀態(tài)不穩(wěn)定,可能會導(dǎo)致低效植入甚至無效植入,對預(yù)制體的增強效果偏離預(yù)期。
2、目前,提高針刺工藝的有效性主要是通過壓板壓實、改變針刺深度密度和改變刺針型號等。通過壓板壓實能夠降低相鄰針刺孔處出現(xiàn)網(wǎng)胎的翹起和剝離現(xiàn)象,提高了預(yù)制體的均勻性,通過改變針刺參數(shù)可以改變植入纖維的數(shù)量和深度,提高了層間結(jié)合性能,但與此同時對織造布的破壞更加嚴重,面內(nèi)損傷更加嚴重,改變刺針型號可以增加植入纖維數(shù)量,倒鉤的不同設(shè)計也可以改善針刺過程中的流暢度,例如降低纖維阻塞率,提高刺針使用壽命等,但相應(yīng)的刺針精細加工導(dǎo)致成本增加,不適用于大批量的預(yù)制體制備與生產(chǎn)。
3、總體而言,現(xiàn)有的針刺工藝仍存在面內(nèi)損傷嚴重,層間增強不理想等缺點。因此,亟需一種降低面內(nèi)損傷且能夠強化層間性能的針刺預(yù)制體方法。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、發(fā)明目的:為解決上述問題,本發(fā)明的目的是提供一種改變層間纖維壓力的編織-針刺預(yù)制體加強方法,以解決針刺工藝面內(nèi)損傷嚴重,層間增強不理想的問題。
2、為實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提供的改變層間纖維壓力的編織-針刺預(yù)制體加強方法技術(shù)方案為:
3、一種改變層間纖維壓力的編織-針刺預(yù)制體加強方法,包括以下步驟:
4、(1)將編織織物層的編織角自初始狀態(tài)增大;
5、(2)將非織造布裁剪成適當(dāng)大小的尺寸,疊層鋪放在上述變形后的編織織物層上,使得非織造布能夠覆蓋住針刺區(qū)域,將非織造布預(yù)壓在編織織物層后形成準備成形的預(yù)制體,將壓實裝置壓在該預(yù)制體上;
6、(3)對壓好的預(yù)制體進行針刺;
7、(4)將針刺好的預(yù)制體取下后,將編織織物層進行編織角的縮小形成恢復(fù)變形后的預(yù)制體;
8、(5)將恢復(fù)變形后的預(yù)制體進行壓實。
9、進一步的,步驟(1)中,編織織物的編織角為β為經(jīng)線與緯線之間的夾角,此時在編織角進行變化時,邊界條件為固定最邊緣經(jīng)紗,此時其與所有的緯紗的交織中心處不變,相鄰交織點間距為d,紗線寬度為w不變,根據(jù)幾何關(guān)系求得菱形空隙的面積為
10、
11、將sinβ作為自變量,空隙面積s為因變量建立函數(shù),
12、
13、進一步的,步驟(3)中,刺針植入時保持針向的垂直度,在每次針刺后觀察預(yù)制體是否有翹起和滑動后調(diào)整預(yù)制體使預(yù)制體針刺時保持穩(wěn)定。
14、進一步的,步驟(4)中,將編織織物層進行編織角的縮小至初始狀態(tài)。
15、進一步的,步驟(4)中,針刺后對編織織物層進行編織角變形,固定一邊緣經(jīng)紗,使邊緣經(jīng)紗與所有的緯紗的交織中心處不變。
16、有益效果:
17、(1)本發(fā)明所提出的改變層間纖維壓力的編織-針刺預(yù)制體加強方法,在不進行多余成本消耗的條件下,對編織織物進行變形,以達到層間性能強化的作用,提高了編織-針刺預(yù)制體的制備效率,降低了材料加工的成本。
18、(2)本發(fā)明所提出的改變層間纖維壓力的編織-針刺預(yù)制體加強方法,將預(yù)制體的柔性變形特點與層間強化進行聯(lián)系,同時空隙面積的增大降低了針刺過程中的面內(nèi)損傷,使得成形后的預(yù)制體既能夠保證整體性能的穩(wěn)定,也能夠進行一定程度上的尺寸,形狀變化,具有更高的可設(shè)計性。
1.一種改變層間纖維壓力的編織-針刺預(yù)制體加強方法,其特征在于,包括以下步驟:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改變層間纖維壓力的編織-針刺預(yù)制體加強方法,其特征在于,步驟(1)中,編織織物的編織角為β為經(jīng)線與緯線之間的夾角,此時在編織角進行變化時,邊界條件為固定最邊緣經(jīng)紗,此時其與所有的緯紗的交織中心處不變,相鄰交織點間距為d,紗線寬度為w不變,根據(jù)幾何關(guān)系求得菱形空隙的面積為
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改變層間纖維壓力的編織-針刺預(yù)制體加強方法,其特征在于,步驟(3)中,刺針植入時保持針向的垂直度,在每次針刺后觀察預(yù)制體是否有翹起和滑動后調(diào)整預(yù)制體使預(yù)制體針刺時保持穩(wěn)定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改變層間纖維壓力的編織-針刺預(yù)制體加強方法,其特征在于,步驟(4)中,將編織織物層進行編織角的縮小至初始狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的改變層間纖維壓力的編織-針刺預(yù)制體加強方法,其特征在于,步驟(4)中,針刺后對編織織物層進行編織角變形,固定一邊緣經(jīng)紗,使邊緣經(jīng)紗與所有的緯紗的交織中心處不變。