[发明专利]厚顶转薄壁封顶织物的仿形编织成型方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种厚顶转薄壁封顶织物的仿形编织成型方法。

背景技术

立体织物增强体是高性能复合材料的关键组分，在复合材料中起着增加强度、改善性能的作用，在很大程度上决定了复合材料的综合性能。

当前，型面为标准封顶、回转体（圆柱、圆锥、圆台等）的复合材料增强织物大多采用整体编织方法制造。采用整体编织法制造的增强织物整体性好，纤维分布均匀，用其制作的复合材料力学性能和电性能优异，在航空航天领域得到广泛应用。

随着科技的不断发展，复合材料的型面越来越复杂，其中，封顶织物变厚度截锥体的复合材料使用得越来越多，这就需要对制造出的封顶变厚度截锥体织物进行复合。

但是采用现有的整体编织法编织增强织物时存在织物尺寸仿形精度不高，织物内外密度不均匀等质量缺陷，需要复合成型之后进行机加保证增强体材料的尺寸精度，因此在整体编织法编织增强体织物时，根据织物的几何形状采用厚顶转薄壁封顶织物的仿形编织成型方法可以有效提高增强体织物仿形精度和织物整体均匀性，特别是净尺寸织物的编织成型仿形编织方法尤其重要。

发明内容

本发明提供一种厚顶转薄壁封顶织物的仿形编织成型方法，可以采用整体编织法编织成型。

所述厚顶转薄壁封顶织物的仿形编织成型方法，包括以下步骤：

1）将封顶织物依靠芯模中心开始编织成型，在编织芯模的外部编织织物，由纵横交错的2对或4对纱线交织1个或2个编织结构循环形成方顶；

2）将形成方顶交织的纱线作为经纱，在每层经纱之间逐层引入纬纱。以方顶为中心，纬纱缠绕编织形成同心圆，多个编织循环后形成圆顶；

3）完成圆顶编织后，开始织物由厚顶封顶织物向圆锥体薄壁织物转化编织，在转化过程织物编织直径不断加大，通过经向增加经纱列数实现编织直径加大，且保持经纱密度一致；织物由厚顶变薄壁过程通过以下3种方法实现：

①减层操作，即减少经纱层数（设经纱层数为n，n≥2），将表面一层经纱剪断，使经纱层数减少为n-1层；

②合股操作，即将三层2股的经纱通过合并操作变为2层3股的经纱；

③减细操作，即将合股经纱（经纱股数为m）减少1股或a股（a≤m-1）。

通过上述三种编织方法实现织物由厚顶封顶织物向圆锥体薄壁织物转化。

封顶织物增强体所使用的原材料为现有技术，如石英纤维、碳纤维、碳化硅纤维、氮化硼纤维、无碱玻璃纤维、高强玻璃纤维、低介电玻璃纤维、高模量玻璃纤维、玄武岩纤维、高密度聚乙烯纤维、芳纶纤维的一种或几种。

增强织物的编织结构采用现有技术，如浅交直联、浅交弯联、浅交直联+法向、浅交弯联+法向、正交三向的一种或几种。

封顶增强织物的厚度为现有技术，一般为0.5mm～110mm，封顶增强织物在复合材料中的纤维体积含量一般为30%～55%。

本发明的优点是方顶向圆顶转化制备是根据罩体几何尺寸变化，设计导入环向纱的制备是从里层向外层依次导入。圆顶向封顶转化制备是根据罩体几何尺寸变化，设计不同线密度的经纱空间分布，研究经纱空间几何形态的堆积状态与纬纱相交织，通过内表面经纱合股并层、外表面减细以及两者相结合技术形成封顶构建。该技术是将纱线密度细度发生改变，不会破坏织物的单元结构，改变前后的织物密度均匀。圆锥体的薄壁向圆柱体厚壁转化通过纬向加层工艺和经向加列工艺技术，与截锥体天线罩织物的成型制备工艺方法相同，实现从工作区相连接区厚度的转化。在编织过程中，根据2.5D结构及编织工艺特点，对厚顶采取由点到面、由小面到大面逐点分散加纱的编织成型工艺形成方顶变圆顶转变，设计径向导入环向纱（即纬纱）、不同线密度经纱的合股、并层和减细、纬向加（减）层以及经向加列的工艺制备技术，实现方顶变圆顶、圆顶变封顶、封顶变圆锥体、圆锥体再变圆柱体型面的相互转化。该编织成型方法可提高封顶织物的仿形精度，织物具有整体均匀性、结构完整性和纤维连续性的优点。

附图说明

图1为本发明方顶转化为圆顶编织过程俯视示意图；

图2为本发明方顶转化为圆顶编织过程侧视示意图；

图3为本发明内表面纱线合股示意图；

图4为本发明外表面纱线减细示意图；

图5为本发明环向减层示意图；

图6为本发明最外减纱示意图；

图7为本发明封顶形成示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细阐述。