碳纖維發(fā)動(dòng)機(jī)葉片預(yù)型件的研制.pdf

1、碳纖維是一種兼具碳材料及纖維可加工性為一體的新材料，且碳纖維密度小、強(qiáng)力高、耐酸、耐堿、耐高溫，是一種高性能材料，常被用作復(fù)合材料增強(qiáng)材料。采用碳纖維三維織物作為增強(qiáng)體結(jié)構(gòu)，能有效改善復(fù)合材料的抗層間剪切力。根據(jù)拓?fù)湓砜蓪l(fā)動(dòng)機(jī)葉片預(yù)型件拓展為，沿著長(zhǎng)度方向厚度小幅度增加的主體部分和厚度大幅度增加的榫頭部分，橫向中間厚、兩邊薄的要求。已有研究將葉片設(shè)計(jì)成縱向厚度連續(xù)小幅度增加，橫向中間厚，兩邊薄的立體三維織物，并在第二代多綜眼多劍桿織

2、機(jī)上，采用滌綸纖維進(jìn)行上機(jī)織造，實(shí)現(xiàn)了織物縱向厚度連續(xù)小幅度增加，橫向中間厚，兩邊薄的要求。但橫向厚度變化不明顯，并未進(jìn)行風(fēng)扇葉片榫頭部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。且碳纖維是一種無(wú)捻長(zhǎng)絲束，耐磨性差，織造過(guò)程中容易出現(xiàn)起毛、撕裂甚至斷裂，對(duì)織造工藝及織造設(shè)備提出了更高的要求。本論文在此基礎(chǔ)上，完成專(zhuān)用織機(jī)改造以及預(yù)型件的整體設(shè)計(jì)和加工，完善織物上機(jī)工藝，制備出基本滿足實(shí)用要求的發(fā)動(dòng)機(jī)葉片預(yù)型件。
　　首先，本文采用縱橫雙向變厚度三維機(jī)織物組織設(shè)

3、計(jì)的方式，進(jìn)行織物橫向結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，隨后進(jìn)行縱向結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其中包括主體部分厚度小幅度連續(xù)變化的設(shè)計(jì)。完成主體部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，織物層數(shù)及緯紗根數(shù)均已達(dá)到最大。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)織物的榫頭部分的厚度變化特征的研究，對(duì)織物的每一個(gè)引緯截面進(jìn)行了深入分析，采用增加緯紗線密度的方式進(jìn)一步增加織物厚度，從而完成榫頭部分織物厚度大幅度增加的要求。并通過(guò)在不改變表層織物緯紗線密度的前提條件下，增加織物表面緯紗根數(shù)的方式，實(shí)現(xiàn)織物表面平整、一致的要求。

4、r>　　隨后進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)，采用6頁(yè)綜框，經(jīng)紗選用12K碳纖維進(jìn)行三維平板織物的上機(jī)織造，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有織機(jī)鋼筘打緯力及卷取力不夠。故采用6頁(yè)綜框，經(jīng)紗選用6K碳纖維進(jìn)行預(yù)制件的上機(jī)設(shè)計(jì)。
　　并在對(duì)上機(jī)工藝進(jìn)行改進(jìn)。將經(jīng)向墊紗與參與交織的經(jīng)紗分別整經(jīng)到不同的經(jīng)軸上。采用每筘穿入數(shù)不同，實(shí)現(xiàn)織物橫向厚度變化。
　　接著對(duì)現(xiàn)有的四綜眼四劍桿織機(jī)進(jìn)行調(diào)整。在進(jìn)行主體部分的上機(jī)時(shí)，在緯紗紆管與木梭間加入不同規(guī)格的尼龍梭毛，來(lái)調(diào)整緯紗的張力，

5、以適應(yīng)織造的要求；將分層架處的固定壓桿變?yōu)榛顒?dòng)壓桿，減小碳纖維在分層架處的摩擦。在進(jìn)行榫頭部分的上機(jī)時(shí)，重點(diǎn)解決了表里層織物緯紗數(shù)之比為2:1時(shí)，三維織物的上機(jī)圖的設(shè)計(jì)方式。
　　織物下機(jī)后，測(cè)試了織物縱向的厚度變化，結(jié)果表明：通過(guò)增加緯紗線密度的方式能實(shí)現(xiàn)織物厚度的較大幅度變化，且增加織物表面緯紗線根數(shù)能改善織物表面稀疏的現(xiàn)象。測(cè)試了織物橫向厚度變化，結(jié)果表明：通過(guò)增加經(jīng)向墊紗的比例，能增加織物橫向厚度變化的幅度，且可合理配置空