[發明專利]一種針刺炭纖維準三向預制體的制作方法

無效

• 申請號: 200910022901.X
• 申請日: 2009-06-10
• 公開（公告）號: CN101575766A
• 公開（公告）日: 2009-11-11
• 發明（設計）人: 蘇君明;肖志超;彭志剛;李睿;薛寧娟
• 申請（專利權）人: 西安超碼科技有限公司
• 主分類號: D04H1/46
• 分類號: D04H1/46;D04H1/74
• 代理公司: 西安創知專利事務所
• 代理人: 李子安

技術領域

本發明屬于軍用飛機、民用飛機炭剎車盤預制體材料制備技術領域，具體涉及一種針刺炭纖維準三向預制體的制作方法。

背景技術

針刺聚丙烯腈預氧化纖維預制體或針刺炭纖維預制體是一種眾所周知的制作飛機炭剎車盤預制體的材料，但因細節存在的差異，而導致炭剎車盤材料的性能有很大的不同。

中國發明專利ZL02138191.7公開了一種針刺無紡織物及準三維預制體，已用于國內B757-200型飛機炭剎車盤材料的預制體。但在使用過程中存在兩點不足之處：一則連續炭纖維無緯布各層間以0°/90°夾角鋪層，鋪層角度太大，導致炭剎車盤材料抗磨損性能偏低；二則實際針刺密度偏低，預制體厚度方向縱向炭纖維含量偏少，炭剎車盤材料在高溫處理時因層間剪切強度低而導致炭盤分層，造成產品報廢。

國防發明專利200710081372.1涉及一種飛機炭剎車盤高密集布針低密度預制體的制備方法，提高了預制體的針刺密度，但其不足之處是預制體的體積密度偏低，炭纖維體積含量不足，導致炭剎車盤材料力學性能偏低。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種針刺炭纖維準三向預制體的制作方法。該方法的特點是制作的預制體中炭纖維體積含量高，連續炭纖維鋪層更均勻，針刺密度高，因而炭剎車盤材料的力學性能高，抗磨損性能好，使用壽命長。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案是：1.一種針刺炭纖維準三向預制體的制作方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

(1)將連續炭纖維切成短炭纖維，用梳毛機將短炭纖維梳理成短炭纖維薄網胎后與連續炭纖維交替疊層，其中，連續炭纖維與短炭纖維薄網胎的重量百分比為：連續炭纖維60～92％，短炭纖維薄網胎8～40％；

(2)將連續炭纖維各層間以0°/30°夾角交錯進行鋪層；

(3)在短炭纖維網胎與連續炭纖維交替疊層的軸向經針刺工藝引入縱向纖維，針刺密度控制在36～44針/cm²范圍內，制成體積密度為0.55～0.82g/cm³的全炭纖維準三向結構預制體。

上述步驟(1)中所述連續炭纖維為3～36K無緯布或炭布；所述短炭纖維的長度為45～105mm。

上述步驟(2)中所述連續炭纖維層的厚度控制在0.25～0.85mm范圍內，短炭纖維網胎的厚度控制在0.08～0.5mm范圍內；無緯布或炭布的面密度控制在65～365g/m²范圍內，短炭纖維網胎的面密度控制在15～165g/m²范圍內。

上述步驟(3)中所述全炭纖維準三向結構預制體的內徑為100～400mm，外徑為200～650mm，厚度為10～45mm。

本發明與現有技術相比具有以下優點：

1、采用連續炭纖維各層間以0°/30°夾角交錯鋪層，其鋪層更均勻，提高了炭剎車盤材料的抗磨損性能(其磨損率由1.2μm/面·次降低到0.9μm/面·次)，延長了炭剎車盤的使用壽命。

2、加大了針刺密度，提高炭剎車盤材料的層間剪切強度25％左右，防止炭剎車盤材料在高溫處理過程中的分層缺陷，提高了成品率，降低了炭剎車盤的制造成本。

3、提高了預制體中炭纖維的體積含量，即提高了預制體的體積密度，可使炭剎車盤材料的力學性能提高30％左右。

4、適用范圍廣，本制作方法所制作的預制體可適用于內徑為100～400mm，外徑為200～650mm，厚度為10～45mm的各種軍民用飛機炭剎車盤的預制體。

下面通過實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。

具體實施方式

實施例1

本實施例為本發明的一個具體實施方式，具體為以下步驟：

(1)將3K連續纖維切成長度為45mm的短炭纖維，用梳毛機梳理成短炭纖維網胎，其厚度為0.08mm，面密度為15g/m²；并與連續炭纖維交替疊層，其中，連續炭纖維與短炭纖維網胎的重量比為60∶40，K代表絲束千根數；

(2)將3K連續炭纖維無緯布，其厚度為0.25mm，面密度為65g/m²，與短炭纖維網胎交替疊層，連續炭纖維無緯布各層間以0°/30°夾角交錯鋪層；

(3)在短炭纖維網胎與連續炭纖維無緯布鋪層的軸向經針刺技術引入軸向纖維，針刺密度控制在36針/cm²，制成體積密度為0.55g/cm³的全炭纖維準三向結構預制體。