碳纤维复合材料预制体连续化织造纤维损伤影响研究_刘志艳.pdf
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1、应用技术Weaving/Knitting Technology机织/针织技术纺织导报 China Textile Leader 2023 No.147碳纤维复合材料预制体连续化织造纤维损伤影响研究作者简介:刘志艳,女,1993年生,工程师,主要从事复合材料预制体工艺研究与开发。通信作者:张有信,工程师,E-mail:。作者单位:南京玻璃纤维研究设计院有限公司。基金项目:国家科技重大专项(2017VII00110106)。文|刘志艳张有信周海丽李超张立泉Abstract:In this paper,a single heald wear test platform is designed,whi
2、ch simulates the up and down movement of the heald during the weaving of preform,and the yarn tension can be controlled as a variable.Based on the carbon fiber raw materials and heald test platform,the fiber damage at the heald eye in the weaving process was explored,and the effects of carbon fiber
3、varieties,twisting twists and twisting processes on the fiber damage were compared as well.The study found that G fiber has better wear resistance during the weaving process;the unidirectional twisting process can effectively reduce fiber damage.And the preliminary test showed that the best twisting
4、 parameter of 48K carbon fiber is 20 twists per meter.Key words:carbon fiber;twisting process;fiber damage;twist本文基于综丝磨损试验平台对碳纤维进行单根纤维磨损试验,其中包括不同种类碳纤维磨损试验、不同捻度碳纤维磨损试验、不同加捻工艺碳纤维磨损试验,通过对比分析,优选耐磨性佳的碳纤维品种,并深入探究加捻工艺对碳纤维损伤的影响。1纤维磨损试验平台1.1平台设计与搭建碳纤维丝束在连续化织造过程中的磨损主要发生在开口系统中金属综丝综眼处,因此针对该情况进行模拟碳纤维丝束在开口时磨损试验平台
5、的设计与搭建(图 1),以模拟提花织机综丝的提综、平综及牵引的真实状态。为了保证磨损试验的样本量达到试验要求,本次试验以搭建完成的试验平台模拟开口系统,试验过程全程仿真在机状态开口动作及综丝运动情况,保证试验的合理性及有效性。Study on the Effect of Fiber Damage in Continuous Weaving of Carbon Fiber Composite Preform摘要:文章设计了单根综丝磨损试验平台,其采用模拟预制体织造时综丝上下运动形式,且纱线张力作为可控变量。基于碳纤维原料及磨损试验平台探究了纤维在织造过程中在综丝综眼处的损伤情况,对比了碳纤维品种
6、、加捻捻度、加捻工艺等对纤维损伤的影响。研究发现G纤维在织造过程中耐磨性更佳,单向捻的加捻工艺可以有效降低纤维损伤,初步试验验证发现48K碳纤维的最佳加捻参数为20捻/m。关键词:碳纤维;加捻工艺;纤维损伤;捻度中图分类号:TS105 文献标志码:A目前碳纤维三维机织复合材料在航空航天、轨道交通、风力发电、汽车配件等众多领域广受青睐,一直是各个高校及科研单位的研究热点。为了适应市场的广泛需求,提高碳纤维机织复合材料预制体的织造效率,人们多采用连续化织造的方式进行碳纤维预制体的制备,但在预制体连续化制备过程中必然存在碳纤维丝束损伤问题,其主要原因之一为综丝综眼在提综、平综过程中对纤维丝束的磨损,
7、因此,开展纤维原料及加捻工艺对纤维损伤的影响研究,对于促进预制体连续化织造方式的发展、提高碳纤维预制体织造效率有重要意义。DOI:10.16481/ki.ctl.2023.01.005应用技术Weaving/Knitting Technology机织/针织技术48纺织导报 China Textile Leader 2023 No.1图 1磨损试验平台设计与搭建试验平台设计思路为:送经装置,通过简化送经系统,采取碳纤维丝束配合配重锤,完成送经系统碳纤维纱线的恒张力放出及回收,配重锤的作用是保证纱线张力稳定,可通过改变配重锤的重量来实现不同张力下碳纤维纱线的连续送经。开口装置,装造部分均采用同尺寸
8、装造零部件,通过小目板设置,可实现约10根综丝同时完成开口动作,目板以上为开口装置执行电机,采用电机连接开口提综卷取辊,通过卷取辊收卷通绳,从而带动综丝提起,完成模拟开口动作。卷取装置,采用收卷电机带动卷取辊完成卷取动作。在综丝前后端分别设置两组集束板,可防止因开口高度变化引起碳纤维纱线的过度跳动,前端集束板还可稳定织口位置,实现织口位置状态模拟。1.2磨损综丝型号选型基于纤维丝束磨损试验平台,优选适用于碳纤维连续化织造使用的综丝型号。本文在现有经验基础上选择了多类型综丝进行显微观察对比,分别选择综丝长度为350、300 mm,综眼大小为2.94 mm1.06 mm、4.76 mm2.06 m
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