一种刹车盘纤维坯体及其制备方法技术

本申请公开的刹车盘纤维坯体及其制备方法，包括由纤维编织而成的扇形单元，多个扇形单元沿圆周拼接而成环形单元层，多个环形单元层依次沿周向错开一定的角度后上下重叠铺设

【技术实现步骤摘要】
一种刹车盘纤维坯体及其制备方法


[0001]本申请涉及航空刹车盘
，特别是涉及一种刹车盘纤维坯体及其制备方法
。

技术介绍

[0002]刹车盘是飞机刹车系统的核心部件，刹车盘的可靠性直接关系到飞机的飞行安全
。
刹车盘在频繁的刹车中会受到磨损和氧化，当刹车盘的磨损达到一定标准时就需要及时更换
。
现有的航空刹车盘的纤维坯体大多是碳基复合材料制备而成的，其耐磨性能优异，使用寿命较长
。
[0003]目前行业内的纤维坯体编制，普遍采用整体正交式纤维编织法，得到制备薄层单元的大料，大料通过排样裁剪得到薄层单元，薄层单元再通过堆叠
、
针刺连接，形成所需厚度的航空刹车盘纤维坯体
。
编织的纤维取向决定了所形成坯体的各向力学性能，薄层单元整体采用固定正交的纤维编织方法使得所成型的坯体在力学性能上具有单一的方向性
。
而各个薄层单元按照固定的方向进行堆叠，进一步加剧了现有技术中的纤维坯体的方向性，使得整个纤维坯体呈现单一的纤维取向；同时，薄层单元沿固定方向进行堆叠，使得整个纤维坯体在厚度方向呈现明显的孔隙分布不均匀的情况
。
故现有的航空刹车盘在制备的过程中，气体渗透不均匀，坯体的碳分布不均匀，最终使得航空刹车盘在使用过程中，会出现摩擦
、
磨损性能不一致的现象，从而影响飞机在着陆刹车过程中的安全性和舒适性
。
[0004]因此，如何提供一种机械性能各向一致性的刹车盘纤维坯体，提高刹车盘的耐磨性和力学强度，是本领域技术人员亟待解决的技术问题
。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本申请提供了一种刹车盘纤维坯体及其制备方法，该纤维坯体的纤维分布更加均匀，机械性能各向一致性好，提高了刹车盘的耐磨性
、
力学性及综合性能，扇形单元整体编织，不需要裁剪，不会产生边角料，节约材料
。
[0006]本申请提供的技术方案如下：
[0007]一种刹车盘纤维坯体，包括由纤维编织而成的扇形单元，多个所述扇形单元沿圆周拼接而成环形单元层，多个所述环形单元层依次沿周向错开一定的角度后上下重叠铺设
、
且相邻的所述环形单元层经碳纤维编织固定而成环形坯体
。
[0008]进一步的，相邻的所述环形单元层错开的角度为
25
°
～
60
°
，且错开的角度小于所述扇形单元的圆心角
。
[0009]进一步的，每个所述环形单元层包括至少三个所述扇形单元
。
[0010]进一步的，所述环形单元层沿周向错开一定的角度具体为：上下重叠的所述环形单元层依次沿相同的方向错开相同的角度
。
[0011]进一步的，当环形坯体的密度小于或等于
0.45g/cm3时，所述环形单元层错开的角度为
45
°
～
60
°
；
[0012]当环形坯体的密度大于
0.45g/cm3时，所述环形单元层错开的角度为
25
°
～
45
°
(
不包括
45
°
)。
[0013]进一步的，所述扇形单元包括扇形边框
、
第一纤维组和第二纤维组，所述第一纤维组包括多根方向相同分布均匀的第一纤维，所述第二纤维组包括多根方向相同分布均匀的第二纤维；
[0014]所述第一纤维依次与对应的所述第二纤维进行编织，或者所述第二纤维依次与对应的所述第一纤维进行编织，相交的所述第一纤维与所述第二纤维在径向方向的夹角为
25
°
～
155
°
，所述第一纤维与所述第二纤维的两端分别固定在所述扇形边框上
。
[0015]进一步的，相邻所述扇形单元通过纤维编织固定在一起，且编织密度为
10
～
20
次
/cm。
[0016]当由所述环形坯体制成的碳复合材料产品的密度小于或等于
2.0g/cm3时，相交的所述第一纤维与所述第二纤维在径向方向的夹角为
90
°
～
155
°
，所述扇形单元的圆心角为
45
°
～
60
°
，且单个所述环形单元层中的所述扇形单元的个数为整数；
[0017]当由所述环形坯体制成的碳复合材料产品的密度大于
2.0g/cm3时，相交的所述第一纤维与所述第二纤维在径向方向的夹角为
25
°
～
90
°
(
不包括
90
°
)
，所述扇形单元的圆心角为
30
°
～
45
°
(
不包括
45
°
)
，且单个所述环形单元层中的所述扇形单元的个数为整数
。
[0018]一种刹车盘纤维坯体的制备方法，用于制备上述的刹车盘纤维坯体，包括如下步骤：
[0019]S1
，通过纤维编织而成扇形单元；
[0020]S2
，多个所述扇形单元沿圆周拼接而成环形单元层；
[0021]S3
，多个所述环形单元层依次沿周向旋转一定的角度后上下重叠铺设
、
且相邻的所述环形单元层通过纤维编织固定而成环形坯体
。
[0022]进一步的，步骤
S1
中，具体为：根据所述扇形单元的圆心角
、
环形坯体的内径和外径，制作边框模具；根据所述纤维的径向方向的夹角和编织密度在所述边框模具上进行编织，形成所述扇形单元
。
[0023]本专利技术提供的刹车盘纤维坯体及其制备方法，其扇形单元整体通过纤维编织而成，多个扇形单元沿周向拼接而成环形单元层，再通过将环形单元层依次沿周向错开一定的角度重叠铺设并固定而成具有一定厚度的环形坯体，该环形的纤维坯体的纤维分布较现有技术更加均匀，纤维坯体的各向一致性好，反应气体渗透路径更均匀，大大提高了耐磨性
、
力学性及综合性能，并且扇形单元直接编织而成，生产制造单元为扇形单元，工艺可控性更高，如出现编织加工失误只需报废单个扇形单元，而不用像现有技术中对整块制备大料整体报废，可降低报废率，并且不需裁剪产生边角料，节约了材料和成本；且环形单元层与环形单元层之间通过长纤维编织固定，而非现有的针刺方法固定，避免破坏结构纤维，降低力学性能
。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种刹车盘纤维坯体，其特征在于：包括由纤维编织而成的扇形单元，多个所述扇形单元沿圆周拼接而成环形单元层，多个所述环形单元层依次沿周向错开一定的角度后上下重叠铺设
、
且相邻的所述环形单元层经纤维编织固定而成环形坯体
。2.
根据权利要求1所述的刹车盘纤维坯体，其特征在于，相邻的所述环形单元层错开的角度为为
25
°
～
60
°
，且错开的角度小于所述扇形单元的圆心角
。3.
根据权利要求1所述的刹车盘纤维坯体，其特征在于，每个所述环形单元层包括至少三个所述扇形单元
。4.
根据权利要求2所述的刹车盘纤维坯体，其特征在于，所述环形单元层沿周向错开一定的角度具体为：上下重叠的所述环形单元层依次沿相同的方向错开相同的角度
。5.
根据权利要求2所述的刹车盘纤维坯体，其特征在于，当环形坯体的密度小于或等于
0.45g/cm3时，所述环形单元层错开的角度为
45
°
～
60
°
；当环形坯体的密度大于
0.45g/cm3时，所述环形单元层错开的角度为
25
°
～
45
°
(
不包括
45
°
)。6.
根据权利要求1所述的刹车盘纤维坯体，其特征在于，所述扇形单元包括扇形边框
、
第一纤维组和第二纤维组，所述第一纤维组包括多根方向相同分布均匀的第一纤维，所述第二纤维组包括多根方向相同分布均匀的第二纤维；所述第一纤维依次与对应的所述第二纤维进行编织，或者所述第二纤维依次与对应的所述第一纤维进行编织，相交的所述第一纤维与所述第二纤维在径向方向的夹角为
25
°
～
155
°
，所述第一纤维与所述第二纤维的两端分别固定在所述扇形边框上
。7.
根据权利要求6所述的刹车盘纤维坯体，其特征在于，当由所述环形...

【专利技术属性】
技术研发人员：李沙，熊杰，左劲旅，
申请(专利权)人：湖南博云新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：