一種混雜三維編織預制件的制備方法
【專利摘要】本發明涉及一種混雜三維編織預制件的制備方法，包括：根據預制件橫截面尺寸與紗線粗細選擇各類紗線的數量，并確定每個錠子上的各類紗線的數量；根據預制件橫截面形狀，對錠子進行排列，掛紗時，在每個錠子上對不同紗線進行均勻混雜；根據四步法三維編織工藝進行編織，編織時每個錠子上的各類紗線的數量與排列保持不變，直至預制件長度到達所需長度。本發明避免了掛紗、編織前將不同纖維混雜制成混紡紗，操作簡單，減少了工序，有利于降低生產成本，同時，本發明中每個錠子上的各類紗線的數量與排列保持不變，可以實現不同紗線在預制件橫截面上的均勻、穩定分布。
【專利說明】一種混雜三維編織預制件的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及三維編織預制件【技術領域】，特別是涉及一種混雜三維編織預制件的制備方法。
【背景技術】
[0002]在混雜三維編織預制件中含有兩種或兩種以上的纖維，其為多功能材料的制備提供了一個重要途徑；同時，由于三維編織增強體的結構具有高度整體性，其抗沖擊、耐疲勞、不封層。上述特點使得混雜三維編織預制件在航空航天、國防軍工以及汽車等領域有著廣泛應用，如直升機螺旋槳葉、衛星桁架接頭、導彈防熱罩以及新型輕質轎車車身等。
[0003]目前，制備混雜三維編織預制件的方法主要有:1、紗線內纖維混雜法，即將不同纖維混雜制成混紡紗，然后再利用混紡紗線進行三維編織的方法。本方法的主要缺點是:在掛紗、編織之前，需要先將不同纖維進行混雜以制得所需混紡紗，增加了工序，提高了生產成本，且纖維在紗線中混雜的均勻性難以控制與表征。2、錠子分組掛紗混雜法，即依設計將載紗錠子分成若干組，掛紗時，同一組錠子上掛相同紗線，不同組錠子之間所掛紗線種類亦不相同。本方法的缺點是:不同紗線在預制件橫截面上難以做到均勻分布，不同紗線在預制件橫截面上的混雜分布難以保持穩定，這些缺點是由四步法編織工藝所決定的，難以克服。
【發明內容】
[0004]為了克服上述技術問題，本發明提供一種混雜三維編織預制件的制備方法。
[0005]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:提供一種混雜三維編織預制件的制備方法，包括以下步驟:
[0006](I)根據預制件橫截面尺寸與紗線粗細選擇各類紗線的數量，并確定每個錠子上的各類紗線的數量；
[0007](2)根據預制件橫截面形狀，對錠子進行排列，掛紗時，在每個錠子上對不同紗線進行均勻混雜；
[0008](3)根據四步法三維編織工藝進行編織，編織時每個錠子上的各類紗線的數量與排列保持不變，直至預制件長度到達所需長度。
[0009]當預制件橫截面形狀呈方形時，所述步驟(3)包括以下子步驟:
[0010](31)每行上的載紗錠子沿行方向交替運動一個錠子的距離；
[0011](32)每列上的載紗錠子沿列方向交替運動一個錠子的距離；
[0012](33)每行上的載紗錠子沿行方向交替運動一個錠子的距離，此時的運動方向與步驟(31)時的運動方向相反；
[0013](34)每列上的載紗錠子沿列方向交替運動一個錠子的距離，此時的運動方向與步驟(32)時的運動方向相反；
[0014](35)重復步驟(31)-步驟(34)，直至預制件長度到達所需長度。
[0015]當預制件橫截面形狀呈圓形時，所述步驟(3)包括以下子步驟:[0016](31)每圓周行上的載紗錠子沿周向交替運動一個錠子距離；
[0017](32)每徑向列上的載紗錠子沿徑向交替運動一個錠子距離；
[0018](33)每圓周行上的載紗錠子沿周向交替運動一個錠子距離，此時的運動方向與步驟(31)時的運動方向相反；
[0019](34)每徑向列上的載紗錠子沿徑向交替運動一個錠子距離，此時的運動方向與步驟(32)時的運動方向相反；
[0020](35)重復步驟(31)-步驟(34)，直至預制件長度到達所需長度。
[0021]所述步驟(2)中掛紗時，每個錠子上掛四根紗線，所述四根紗線分為兩種類型，以均勻間隔分布的方式排列。
[0022]有益效果
[0023]由于采用了上述的技術方案，本發明與現有技術相比，具有以下的優點和積極效果:本發明直接在錠子上將不同紗線進行混雜排列，避免了掛紗、編織前將不同纖維混雜制成混紡紗,操作簡單,減少了工序,有利于降低生產成本；本發明中每個錠子上的各類紗線的數量與排列保持不變，可以實現不同紗線在預制件橫截面上的均勻、穩定分布。本發明適用范圍廣，對單紗、股線等各種形式的編織紗均可適用，且不受預制件橫截面形狀的限制。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1是方型編織工藝下混雜編織時的錠子掛紗示意圖；
[0025]圖2是方型編織工藝下混雜編織時的編織示意圖；
[0026]圖3是圓型編織工藝下混雜編織時的錠子掛紗示意圖；
[0027]圖4是圓型編織工藝下混雜編織時的編織示意圖；
[0028]圖5是混雜矩形梁的立體形狀示意圖；
[0029]圖6是混雜空心圓柱梁的立體形狀不意圖；
[0030]圖7是混雜T形梁的立體形狀示意圖。
【具體實施方式】
[0031]下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。
[0032]本發明的實施方式涉及一種混雜三維編織預制件的制備方法，以四步法三維編織工藝為基礎，控制紗線的排列與運動規律，使得不同紗線在預制件橫截面內混雜均勻且分布穩定，掛紗時在每個錠子上對不同紗線進行均勻混雜，編織時每個錠子上的各類紗線的數量與排列保持不變。具體步驟如下:
[0033](I)根據預制件橫截面尺寸與紗線粗細選擇各類紗線的數量，并確定每個錠子上的各類紗線的數量；
[0034](2)根據預制件橫截面形狀，對錠子進行排列，掛紗時，在每個錠子上對不同紗線進行均勻混雜；
[0035](3)根據四步法三維編織工藝進行編織，編織時每個錠子上的各類紗線的數量與排列保持不變，直至預制件長度到達所需長度。
[0036]如圖1和圖2所示，為方型編織工藝下混雜編織時的錠子掛紗示意圖與編織示意圖，圖中掛紗時，將錠子在編織機地盤上排列成方形，每個錠子3上掛四根紗線，其中第一種紗線掛I兩根，第二種紗線2掛兩根，并等分間隔排列；編織時，第I步每行錠子沿行方向交替移動一個錠子距離，第2步每列錠子沿列方向交替移動一個錠子距離，第3步、第4步錠子移動方向分別與第I步、第2步相反，經上述四步，完成一個機器循環。
[0037]如圖3和圖4所示，為圓型編織工藝下混雜編織時的錠子掛紗示意圖與編織示意圖，圖中掛紗時，將錠子在編織機地盤上排列成圓形，每個錠子3上掛四根紗線，其中第一種紗線掛I兩根，第二種紗線2掛兩根，并等分間隔排列；編織時，第I步每圓周行錠子沿周向交替移動一個錠子距離，第2步每徑向列錠子沿徑向交替移動一個錠子距離，第3步、第4步錠子移動方向分別與第I步、第2步相反，經上述四步，完成一個機器循環。
[0038]下面以具體的混雜編織預制件為例，來進一步闡述本發明。
[0039]實施例1:
[0040]如圖5所示，為一個混雜矩形梁的立體形狀示意圖，采用T700_12k碳纖維I與1200tex高強玻纖2編織該矩形梁的混雜預制件。第一步，根據預制件橫截面尺寸與紗線粗細，計算各類紗線的數量，設計每個錠子上的各類紗線的數量與排列，選擇336根碳纖維紗線、336根玻璃纖維紗線來用于編織，其中每個錠子上含有2根碳纖維紗線、2根玻璃纖維紗線；第二步，根據預制件橫截面形狀與尺寸，設計三維編織機底盤上載紗錠子的排列形式和行、列數，將各類紗線按第一步的設計結果懸掛于各載紗錠子上，將載紗錠子按12行、12列的形式排列于編織機底盤上，其中在每個載紗錠子上懸掛2根碳纖維紗線、2根玻璃纖維紗線，紗線以等分間隔的形式排列；第三步，根據四步法方型三維編織工藝進行編織，第I步使相鄰行上的載紗錠子沿行方向交替運動一個錠子的距離，第2步使相鄰列上的載紗錠子沿列方向交替運動一個錠子的距離，第3步、第4步中載紗錠子的運動方向分別與第I步、第2步相反，經過上述四步運動，完成一個編織循環，編織時每個錠子上的碳纖維紗線、玻璃纖維紗線的數量與排列保持不變；第四步，依據第三步所述的編織方法繼續進行后續編織，直至預制件長度到達所需長度，得到寬度約為2cm，厚度約為2cm的矩形梁混雜預制件。
[0041]實施例2:
[0042]如圖6所示，為一個混雜空心圓柱梁的立體形狀示意圖，采用T700_12k碳纖維I與1200tex高強玻纖2編織該空心圓柱梁的混雜預制件。第一步，根據預制件橫截面尺寸與紗線粗細，計算各類紗線的數量，設計每個錠子上的各類紗線的數量與排列，選擇432根碳纖維紗線、432根玻璃纖維紗線來用于編織，其中每個錠子上含有2根碳纖維紗線、2根玻璃纖維紗線；第二步，根據預制件橫截面形狀與尺寸，設計三維編織機底盤上載紗錠子的排列形式和行、列數，將各類紗線按第一步的設計結果懸掛于各載紗錠子上，將載紗錠子按2個圓周行、72個徑向列的形式排列于編織機底盤上，其中在每個載紗錠子上懸掛2根碳纖維紗線、2根玻璃纖維紗線；第三步，根據四步法圓形三維編織工藝進行編織，第I步使相鄰圓周行上的載紗錠子沿周向交替運動一個錠子的距離，第2步使相鄰徑向列上的載紗錠子沿徑向交替運動一個錠子的距離，第3步、第4步中載紗錠子的運動方向分別與第I步、第2步相反，經過上述四步運動，完成一個編織循環，編織時每個錠子上的碳纖維紗線、玻璃纖維紗線的數量與排列保持不變；第四步，依據第三步所述的編織方法繼續進行后續編織，直至預制件長度到達所需長度，得到外周長約為13.6cm，厚度約為5mm的空心圓柱梁混雜預制件。
[0043]實施例3:
[0044]如圖7所示，為一個混雜T形梁的立體形狀示意圖，采用T700_12k碳纖維I與1200tex高強玻纖2編織該T形梁的混雜預制件。第一步，根據預制件橫截面尺寸與紗線粗細，計算各類紗線的數量，設計每個錠子上的各類紗線的數量與排列，選擇278根碳纖維紗線、278根玻璃纖維紗線來用于編織，其中每個錠子上含有2根碳纖維紗線、2根玻璃纖維紗線；第二步，根據預制件橫截面形狀與尺寸，設計三維編織機底盤上載紗錠子的排列形式和行、列數，將各類紗線按第一步的設計結果懸掛于各載紗錠子上，將載紗錠子在編織機底盤上排列成T形，其中翼板部分載紗錠子按2行、24列的形式排列，包含74個錠子，筋板部分載紗錠子按22行、2列的形式排列，包含65個錠子，其中在每個載紗錠子上懸掛2根碳纖維紗線、2根玻璃纖維紗線；第三步，根據方型三維編織工藝進行編織，首先編織翼板部分，第I步使翼板區域內相鄰行上的載紗錠子沿行方向交替運動一個錠子的距離，第2步使翼板區域內相鄰列上的載紗錠子沿列方向交替運動一個錠子的距離，第3步、第4步中載紗錠子的運動方向分別與第I步、第2步相反，然后編織筋板部分，第5步使筋板區域內相鄰行上的載紗錠子沿行方向交替運動一個錠子的距離，第6步使筋板區域內相鄰列上的載紗錠子沿列方向交替運動一個錠子的距離，第7步、第8步中載紗錠子的運動方向分別與第5步、第6步相反，經過上述八步運動，完成一個編織循環，編織時每個錠子上的碳纖維紗線、玻璃纖維紗線的數量與排列保持不變；第四步，依據第三步所述的編織方法繼續進行后續編織，直至預制件長度到達所需長度，得到翼板寬度約為4cm、厚度約為5mm，筋板寬度約為5mm、厚度約為3.5cm的T形梁混雜預制件。
【權利要求】
1.一種混雜三維編織預制件的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)根據預制件橫截面尺寸與紗線粗細選擇各類紗線的數量，并確定每個錠子上的各類紗線的數量； (2)根據預制件橫截面形狀，對錠子進行排列，掛紗時，在每個錠子上對不同紗線進行均勻混雜； (3)根據四步法三維編織工藝進行編織，編織時每個錠子上的各類紗線的數量與排列保持不變，直至預制件長度到達所需長度。
2.根據權利要求1所述的混雜三維編織預制件的制備方法，其特征在于，當預制件橫截面形狀呈方形時，所述步驟(3)包括以下子步驟: (31)每行上的載紗錠子沿行方向交替運動一個錠子的距離； (32)每列上的載紗錠子沿列方向交替運動一個錠子的距離； (33)每行上的載紗錠子沿行方向交替運動一個錠子的距離，此時的運動方向與步驟(31)時的運動方向相反； (34)每列上的載紗錠子沿列方向交替運動一個錠子的距離，此時的運動方向與步驟(32)時的運動方向相反； (35)重復步驟(31)-步驟(34)，直至預制件長度到達所需長度。
3.根據權利要求1所述的混雜三維編織預制件的制備方法，其特征在于，當預制件橫截面形狀呈圓形時，所述步驟(3)包括以下子步驟: (31)每圓周行上的載紗錠子沿周向交替運動一個錠子距離； (32)每徑向列上的載紗錠子沿徑向交替運動一個錠子距離； (33)每圓周行上的載紗錠子沿周向交替運動一個錠子距離，此時的運動方向與步驟(31)時的運動方向相反； (34)每徑向列上的載紗錠子沿徑向交替運動一個錠子距離，此時的運動方向與步驟(32)時的運動方向相反； (35)重復步驟(31)-步驟(34)，直至預制件長度到達所需長度。
4.根據權利要求1所述的混雜三維編織預制件的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中掛紗時，每個錠子上掛四根紗線，所述四根紗線分為兩種類型，以均勻間隔分布的方式排列。
【文檔編號】D04C3/00GK104005172SQ201410225605
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年5月26日 優先權日:2014年5月26日
【發明者】覃小紅, 權震震, 閻建華, 俞建勇 申請人:東華大學