一種錐形回旋狀預型體的快速制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種復合材料用預型體的制造方法，具體講，是一種錐形回旋狀預型體的快速制造方法。
【背景技術】
[0002]錐形回旋狀預型體是一種用于制備樹脂基、陶瓷基、碳基、金屬基的復合材料的增強體，此類復合材料主要應用于武器的熱防護領域。常規的制備方法是采用2.5D或3D的編織方法成型。隨著復合材料在航空、航天、兵器、船舶、發電及民生等領域的廣泛使用，也催生了對復合材料用快速成型制備各種形狀增強體的需求，也就是快速制備預型體。先進武器的彈頭已實際應用了錐形回旋狀預型體增強的陶瓷基復合材料，該預型體正是采用了2.5D或3D的編織成型方法，其制備周期很長，一般要在2?6個月，而且價格昂貴。
[0003]現有技術中，二維織物通常采用針刺技術制備平面針刺氈等產品，而針刺方法無法直接用于制備三維的回旋狀預型體；也有采用縫合技術制備錐形回旋狀預型體的先例，但僅可適用于頭錐角度大的回旋預型體，同時縫合過程中容易出現褶皺，影響最終產品的質量和外觀。
【發明內容】
[0004]為了解決上述現有技術中存在的缺陷，本發明的目的是提供一種制備周期短、成本低，適用范圍廣的錐形回旋狀預型體的快速制造方法。
[0005]為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案:一種錐形回旋狀預型體的快速制造方法，采用針刺定型和縫合技術組合的方式，制備錐形回旋狀預型體，先采用針刺方法將纖維布或氈定型，然后縫合加強，縫合不到的區域再用緊密針刺進行加強，裁剪掉邊緣的多余部分制備成合格的錐形回旋狀預型體產品。
[0006]該錐形回旋狀預型體的快速制備方法，包括步驟如下:
[0007]I)裁剪纖維紡織材料若干層，每層的尺寸相同；使用剪刀按所用錐形芯模展開模板圖將若干層纖維紡織材料裁剪備用；
[0008]2)包裹芯模；取一底部帶有定位盤的錐形芯模豎直置于水平平臺上；在步驟I)裁剪的若干層纖維紡織材料邊緣Icm處外側從上至下噴膠，再將若干層噴了膠的所述纖維紡織材料疊層緊密包裹在所述錐形芯模的外表面且貼合展平；每層纖維紡織材料兩端邊緣的對縫處直接粘合搭接；然后用外模合模擠壓30min?60min ；
[0009]3)針刺定型；卸掉外模，將步驟2)擠壓成型的纖維紡織材料用針刺槍以30mm?50mm的間距進行針刺定型，成型為錐形回旋狀預型坯體；
[0010]4)縫合；將步驟3)所述錐形回旋狀預型坯體從所述錐形芯模上取下，移至一縫合工裝上；從所述錐形回旋狀預型坯體的底部至距頂端150mm?200mm處范圍內，用石英纖維做縫線，以間隔5mm?20mm距離將該錐形回旋狀預型坯體縫合；然后將其從該縫合工裝上取下，移至所述錐形芯模上，用外模將縫合后的錐形回旋狀預型坯體與所述錐形芯模包裹合模擠壓30min?60min后壓實平整；再將外模打開卸掉；
[0011]5)頂部針刺補強；對無法縫合的錐形回旋狀預型坯體的頂部以5mm?20mm的間距進行針刺補強；
[0012]6)后處理工序；裁剪掉該錐形回旋狀預型坯體周邊多余的纖維布頭或纖維氈邊緣；再用外模將該錐形回旋狀預型坯體與所述錐形芯模包裹合模擠壓30min?60min壓實平整后，卸掉外模；從錐形芯模上取下，成型為所述錐形回旋狀預型體。
[0013]上述步驟I)中的纖維紡織材料為纖維布或纖維氈中至少一種；其中，纖維布每層的厚度為0.2mm,纖維租每層的厚度為0.4_。
[0014]上述步驟2)中疊層包裹的若干層纖維紡織材料為所述纖維布、所述纖維氈或所述纖維布與所述纖維氈交替疊層包裹方式中任一種；該若干層纖維紡織材料疊層包裹的厚度為10?50mm。
[0015]上述的纖維布可選用玻璃布、石英布、碳布和有機布中任一種；纖維氈為石英氈、碳氈和有機氈中任一種；上述的纖維布和所述纖維氈交替疊層包裹為玻璃布和石英氈、石英布和石英氈、碳布和碳氈、有機布和有機氈組合中任一種。
[0016]上述步驟2)中所用的外模為2瓣半錐形筒體，合模后用螺栓或C型卡固定。
[0017]上述的纖維氈或纖維布，其中一層包裹的對接搭縫處和與其相鄰層包裹的對接搭縫處間隔為15°?30°度；噴膠后的纖維布和纖維氈將所述錐形芯模緊密包裹后，其表面貼合展平；所用的可噴膠水為環氧類可噴膠水、聚酯類可噴膠水中任一種。
[0018]上述步驟3)所用的針刺槍為手持式針刺槍。
[0019]上述步驟4)所述的縫合采用不銹鋼縫合針，該不銹鋼縫合針的長度為50mm?100mm、直徑為0.5mm?3mm ;所述石英纖維為160tex?760tex的有捻石英紗。
[0020]由于采用了上述技術方案，本發明的有益效果如下:1)加工設備簡單、易于操作，脫離了大型編織設備的束縛；易于實施；2)將針刺和縫合組合應用，克服了現有技術中無法制備錐頭角度小的回旋預型體，解決了縫合過程中容易出現褶皺，影響最終產品質量和外觀的缺陷，制備出的錐形回旋狀預型體外觀平整無褶皺；3)制備周期可在一周左右完成，相對于現有技術所用的2?6個月，制備周期明顯縮短，有效提高了制造效率；4)由于采用了纖維紡織層的鋪覆、膠水粘貼、針刺定型、縫合后用外模合模壓實以及針刺補強成型的方法相比于傳統編織的回旋狀預型體，強度適中，符合增強材料國家標準的規定，即國標GB/T 1447-2005測試復合材料拉伸性能，快速錐形回旋狀預型體增強陶瓷基復合材料拉伸強度多30MPa ;5)用本發明上述方法制造的錐形回旋狀預型體，因其設備不用更新，成型周期短，普通操作人員均可實施，因而有效降低了制造成本；有益于推廣應用。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發明產品制造時所用錐形芯模的結構示意圖。
[0022]圖2本發明產品制造時所用外模分體結構以及合模結構示意圖。
[0023]圖3本發明產品制造時所用縫合工裝的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0024]本發明采用針刺定型和縫合技術組合的方式加工錐形回旋狀預型體，對縫合不到的區域再用緊密針刺進行加強，裁剪掉多余部分后，完成該錐形回旋狀預型體的快速制造。
[0025]以下結合附圖對本發明的方法做詳細說明。
[0026]一種錐形回旋狀預型體的快速制造方法，包括步驟如下:
[0027]I)裁剪纖維紡織材料若干層，每層的尺寸相同；使用剪刀按所用錐形芯模展開模板圖將若干層纖維紡織材料裁剪備用；
[0028]2)包裹芯模；取一底部帶有定位盤的錐形芯模，該錐形芯模展開的面積與裁剪后的纖維紡織材料的面積吻合；如圖1所示，底部帶有定位盤的錐形芯模I豎直放置于水平平臺上；在步驟I)裁剪的若干層纖維紡織材料邊緣Icrn處外側從上至下噴膠，再將若干層噴了膠的纖維紡織材料疊層緊密包裹在錐形芯模的外表面且貼合展平；每層纖維紡織材料兩端邊緣的對縫處直接粘合搭接，其中一層包裹的對接搭縫處和與其相鄰層包裹的對接搭縫處間隔為15°?30°度；然后用外模合模擠壓30min?60min。
[0029]如圖2所示，外模為2瓣形狀相同且對稱的半錐形殼體1、II，在半錐形殼體1、II的小頭頂部區域布滿若干規格排列的通孔，相鄰通孔之間的間距為5mm?20mm ;中部至底盤之間區域的殼體上布滿數量小于頂部區域且規格排列的通孔，相鄰通孔之間的間距為30mm?50mm ;通孔的孔徑大小相同，均為Imm?3.5mm ;2_半錐形殼體1、II合模后為一整個的錐形殼體III ;合模后錐形殼體III在底部的定位盤處用螺栓或C