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【技术干货】详细盘点用于复合材料增强的织物类型:多轴向织物

 碳纤复材 2020-12-03

1 关于多轴向织物


近年来,多轴向织物开始在复合材料结构件的制造中逐渐受到青睐。这些织物由一层或多层长纤维组成,这些长纤维通过第二层非结构性缝合固定在适当的位置。主纤维可以是任何组合形式的结构纤维,如碳纤维、芳纶纤维或玻璃纤维。

而缝合线通常是聚酯纤维,因为它结合了适当的纤维性能(用于将织物粘合在一起)和低成本。在缝合过程允许多种纤维取向,除了简单的0/90°机织物外,可将多种纤维组合成一种织物。

2 多轴向织物的优缺点分析


与机织物相比,合多轴织物具有以下两个主要优势:

i) 更好的机械性能,主要是因为纤维始终是直的且不卷曲,而且由于增加的织物层数可以提供更多的纤维取向;

(ii)基于织物可以变得更厚和具有多个纤维方向的事实,多轴向织物提高了组件构建速度,从而使层压序列中所需的层数更少。

多轴向织物也存在一定的缺点,主要体现在:

聚酯纤维不能很好地粘合到某些树脂体系上,因此缝合可以是芯吸或其他发故的起始点。织物的生产过程也会比较慢,机器的成本也比较高。这一点,再加上低重量织物需要更昂贵的tex维才能获得良好的表面覆盖率,这意味着高质量缝合织物的成本可能相对高。

此外,重量极重的织物虽然可以使大量的纤维迅速掺入到组件中,但如果不采用一些自动化工艺,也很难使用树脂浸渍。最后,除非像Gurit织物风格那样小心控制,否则缝合过程可以将纤维束在一起,特别是在0°方向,在层压板中会形成富含树脂的区域。

3 多轴向织物的加工方式


3.1 编织和缝合

使用“编织和缝合”的方法,可以通过单向编织纬纱,然后在专用机器上将织物倾斜到45°来制作+ 45°和-45°层(如下图所示)经纱单向或纬纱单向也可用于未经编织而形成0°和90°层,如果多层缝合织物中同时存在0°和90°层,则这可以由传统的0/90°机织物提供。

由于可以使用粗纱来制作每一层,因此织造过程相对较快,随后通过简单的缝合框架将各层缝合在一起也是如此。用这种方法制作四轴(四层+45°、0°、90°、-45°)织物时,将纬纱单向编织并向一个方向斜交,形成+45°层,另一个方向斜交,形成-45°层。0°和90°层将显示为单织物。然后将这三个元素缝合在一个缝合框架上,以产生最终的四轴织物。

3.2 同时缝合

根据编织工艺,在特殊机器上进行同步缝合制造,例如由Liba、Malimo、Mayer等制造的机器。每台机器的纤维铺设精度各不相同,特别是在保持纤维平行的情况下。这些类型的机器有一个框架,它可以同时为每个轴/层吸进纤维,直到所需的层组装好,然后将它们缝合在一起,如下图所示。

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