碳纤维布编织技术

①碳纤维布编织技术编织是一种基本的纺织工艺，能够使两条以上纱线在斜向或纵向互相交织形成整体结构的预成形体。这种工艺通常能够制造出复杂形状的预成形体，但其尺寸受设备和纱线尺寸的限制。在航空工业，目前该技术主要集中在编织的设备、生产和几何分析上，最终的目的是实现完全自动化生产，并将设备和工艺与CAD/CAM进行集成。该工艺技术一般分为两类，一类的二维编织工艺，另一类是三维编织工艺。②③④传统的二维编织工艺能用于制造复杂的管状、凹陷或平面零件的预成形体，它与其它纺织技术相比成本相对较低。它的研究主要集中在研发自动化编织机来减少生产成本和扩大应用范围。它的关键技术包括质量控制、纤维方向和分布、芯轴设计等。它在航空工业的应用包括制造飞机进气道和机身J型隔框。该技术通常与RTM和RFI技术结合使用，另外也可以与挤压成形和模压成形联合使用。其应用水平在洛克希德•马丁公司生产F-35战斗机进气道制造中最能体现其先进性，加强筋与进气道壳体是整体结构，减少了95%的紧固件，提高了气动性能和信号特征，并简化了装配工艺。为了克服二维编织厚度方面强度低的问题，开发了三维编织技术，为制造无余量预成形体提供了可能。但是该技术同样受到设备尺寸限制。针织针织用于复合材料的增强结构始于上世纪90年代。由于它的方向强度、冲击抗力较机织复合材料好，且针织物的线圈结构有很大的可伸长性，易于制造非承力的复杂形状构件。目前国外已生产了先进的工业针织机，能够快速生产复杂的近无余量结构，而且材料浪费少。用这种方法制造的预成形体可以加入定向纤维有选择地用于某些部位增强结构的机械性能。另外，这种线圈的针织结构在受到外力时很容易变形，因此适于在复合材料上成形孔，比钻孔具有很大优势。但是它较低的机械性能也影响了它的广泛应用。经编⑤针织在航空航天工业的应用很有潜力。而采用经向针织技术，并与纤维铺放概念相结合，制造的多轴多层经向针织织物一般称为经编织物。这种材料由于不弯曲，因此纤维能以最佳形式排列。经编技术可以获得厚的多层织物且按照期望确定纤维方向，由于不需要铺放更多的层数，极大提高经济效益。国外目前已经能够在市场上获得各种宽幅的玻璃和碳纤维经编织物。这种预成形体有两个优点：一是与其他纺织复合材料预成形体相比成本低；二是它有潜力超过传统的二维预浸带层压板，因为它的纤维是直的，能够在厚度方向增强从而提高材料的层间性能。但是目前限制其应用的主要原因是原材料成本高以及市场化程度不够。国外航空航天工业部门正在研究将这种技术用于次承力和主承力构件，已经在飞机机翼桁条和机翼壁板上进行了验证，预计未来将在飞机制造中广泛应用。针对以上预成形体制造技术，国外近年还开展了多种研究，如美空军实施复合材料结构斜织预成形体开发计划，取消铺层工序，以降低加工整体复合材料结构的复杂程度及成本。碳纤维布简介及用途碳纤维布又称碳素纤维布,碳纤布,碳布,碳纤维织物,碳纤维带,碳纤维片材(预浸布)等CarbonFiberClothorFabricandTape,carbonfabric,carbonfibersheet,prepreg...一按碳纤维原丝不同主要可以分为:1,PAN基碳纤维布(市场上90%以上为该种碳纤维布);2,黏胶基碳纤维布;3,沥青基碳纤维布。二按碳纤维规格不同主要可以分为:⑥1,1K碳纤维布;2,3K碳纤维布,3,6K碳纤维布;4,12K碳纤维布;5,24K及以上大丝束碳纤维布。三按碳纤维炭化不同主要可以分为:1,石墨化碳纤维布,可以耐2000--3000度高温;2,碳纤维布,可以耐1000度左右高温,3,预氧化碳纤维布,可以耐200--300度高温。四按织造方式的不同主要可以分为:1,机织碳纤维布,主要有:平纹布,斜纹布,缎纹布,单向布等;2,针织碳纤维布,主要有:经编布,纬编布,圆机布(套管),横机布(罗纹布)等;3,编织碳纤维布,主要有:套管,盘根,编织带,二维布,三维布,立体编织布等;4,碳纤维预浸布,主要有:干法预浸布;湿法预浸布;单向预浸布;预浸带;无托布;有托布等;5,碳纤维无纺布,非织造布,即碳纤维毡,碳毡,包括短切毡,连续毡,表面毡,针刺毡,缝合毡等。五按碳纤维用途不同主要可以分为:1,航空航天国防用碳纤维布飞机一次构造件：主翼、尾翼、机体二次构造件：辅助翼、方向舵、升降舵内装材：地板、间隔、梁、洗面所、座席火箭助推器、防护罩、发动机罩、高频传送器人造卫星天线、太阳能电池板、结构件2,体育娱乐器材用碳纤维布钓具钓鱼杆、卷线器高尔夫杆、头、面板、鞋球拍网球、羽毛球、壁球自行车车架、车轮、龙头其他棒球杆、滑雪板、滑雪杆、训练用日本刀日本弓、西洋弓、航模、台球、遥控车3,工业用碳纤维布汽车传动轴、赛车、尾翼、引擎盖、整流罩摩托车头盔、排气管罩、后视镜壳火车列车列车车体、磁悬浮列车、座席机械零件纤维产品、弹簧板、机械臂、轴承、齿轮、凸轮⑦高速回转体远心分离器回转轴、轴浓缩筒、防弹车、杆材机电产品抛面天线、音箱、VTR部件、CD部件、发热管风力发电叶片、主机、涡形泵压力容器油压片、压力容器、气瓶海底油平台固定链锁、平台、海底光缆增强光纤化学装置搅拌器、管道、贮存罐医疗机械板、X射线仪、手术用品、轮椅、人工器官土木建筑桥梁、隧道、混凝土结构抗震、加固、补强材料办公器具打印机轴承、凸轮、干电池精密仪器照相机零件、大型机械零件耐腐蚀器具泵零件、大型机械零件、密封材料海洋船舶帆船、巡洋舰、竞技艇、主桅、螺旋桨增强材料高温耐热材料、增强金属、陶瓷、树脂复合材料其他方面树脂模具、洋伞、安全帽、面状发热体眼镜框其中之一,土木建筑,桥梁、隧道、混凝土结构抗震、加固、补强材料:碳纤维布用于结构构件的抗拉、抗剪和抗震加固，该材料与配套胶粘剂共同使用，可构成完整的性能卓越的同固碳纤维布材增强体系。该体系适用于梁、柱、板、隧道、圆形、弧等。碳纤维布特点：自重轻、厚度小，任意长度、免搭接，材料不用预加工，工序方便，不用加压和起重，极高的强度，突出的抗疲劳能力，抗碱、抗腐、抗酸，自重轻，能在狭小的空间操作，施工时不影响房屋正常使用，强度高，能灵活的用于抗弯、封闭箍和抗剪加固，具有柔韧性，能包裹复杂外型的构件，适用于各种构件表面（梁、柱、通风筒、管道、墙体）抗碱等化学腐蚀和恶劣环境（本身无公害）⑧可对织物进行重复利用，织物覆盖平整，贮存寿命长、允许操作期限长，强度高、高模量粘结剂，基材可以是混凝土、砌体结构、木结构等许多结构建材，永久荷载作用下抗蠕变，抗腐蚀和抗震性能好，具有触变性和易溶性，符合环保要求。2008.5.12地震之后,碳纤维布在土木建筑,桥梁、隧道、混凝土结构抗震、修复、加固、补强方面的应用得到大力推广,发展迅速,该系列的国产碳纤维布已经可以替代进口高价的碳纤维布,但由于各企业织造方法的不同,在外观和性能上还有一些差距,有待改进。应用领域加固对象补强特征公路桥拐角部抗弯补强梁体的抗剪补强、抗弯补强提高疲劳耐久性墩台柱的承载力、抗弯补强隧道衬砌补强裂缝、衬砌剥落防止建筑物梁、板的抗剪、抗弯补强立柱的承载力、抗弯补强烟囱抗弯补强提高耐久性