【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于复合材料，具体涉及一种沙漏形织物及其制备方法。
技术介绍
1、纤维增强树脂基复合材料是由增强纤维与树脂基体复合而成的材料，复合材料具有高比强度、高比模量、良好抗冲击损伤性能、耐疲劳性能等，相比于金属材料密度小可实现减重效果，可替代金属材料作为主要成型材料，因此而被广泛应用于航空航天领域。对于增强纤维，三维编织形成的增强体相比于多层纤维层合、纤维缠绕等增强体具有更好的层间结合强度，并且三维编织形成的预成型增强体具有良好的随形成型能力，可避免二次加工。
2、航天发动机动力装置具有沙漏形的变截面结构，其复合材料增强纤维预制体即具有沙漏形的结构。目前，用于整体制备沙漏形增强体的结构有三维编织结构和针刺缝合结构。其中，针刺缝合结构是通过刺针对纤维布进行针刺，依靠倒向钩刺把纤网层中部分水平纤维携带至z向，形成平面和z向均有一定强度的三维结构。公开号为cn 219028742 u的中国专利文献公开了一种变厚度预制体，该结构由单元层多层铺敷针刺成型，最后通过缝合进行层间增强。然而，针刺织物的层间剪切性能低，该结构制备的沙漏形预制体中圆台段2和柱段区域抗压能力弱于三维织物结构，不能适应于高性能大尺寸沙漏形织预成型增强体的制备需求。公开号为cn 109914031 b的中国专利文献公开了一种三维高压沙漏形预制体的净形制备方法，采用四步法三维多向编织工艺进行沙漏形结构预制体的编织，该方法以喷管构件扩张段为起始编织截面，从织物的一端开始编织，以先减断纱线后新增纱线的方式完成沙漏型织物的整体制备。由于该方法需要连续减纱，被减纱线
技术实现思路
1、本专利技术解决的技术问题是提供一种沙漏形织物及其制备方法，该方法从沙漏型织物的中间往两端方向进行加纱织造，无需进行减纱作业，可降低沙漏型织物的织造工艺难度，且保证整个织物的纤维结构的连续性，和经纬密的均匀性。
2、为了解决上述问题，本专利技术一方面提供一种沙漏形织物的制备方法，所述沙漏形织物包括一体的并依次连接的第一圆台段织物、柱段织物和第二圆台段织物；所述制备方法包括依次进行以下步骤：
3、s1.沿模具环向排布经纱；所述模具包括依次连接的模具第一圆台段、模具柱段和模具第二圆台段；
4、s2.在所述模具柱段上利用纬纱沿环向织造，固定经纱，使经纱与纬纱形成交织结构，至完成所述柱段织物的织造；
5、s3.在所述模具第一圆台段上利用纬纱沿环向织造，固定经纱，使经纱与纬纱形成交织结构，并且根据沙漏形织物的第一圆台段的工艺要求进行加纱操作，至完成所述第一圆台段织物的织造；
6、s4.在所述模具第二圆台段上利用纬纱沿环向织造，固定经纱，使经纱与纬纱形成交织结构，并且根据沙漏形织物的第二圆台段的工艺要求进行加纱操作，至完成所述第二圆台段织物的织造；
7、s5.沿所述柱段织物的法向进行缝合作业，得到所述沙漏形织物。
8、优选地，步骤s2中，在所述模具柱段上利用纬纱沿环向织造时，将纱线在所述沙漏形织物的厚度方向上划分出分区域进行织造，控制每个所述分区域的织造长度，由所述沙漏形织物的内侧向外侧所述分区域的织造长度逐渐减小，形成纵截面为阶梯状斜边的梯形的柱段织物。
9、优选地，步骤s3中，在所述模具第一圆台段上利用纬纱沿环向织造时，以所述梯形的柱段织物的阶梯状斜边为基础进行织造。
10、优选地，步骤s4中，在所述模具第二圆台段上利用纬纱沿环向织造时，以所述梯形的柱段织物的阶梯状斜边为基础进行织造。
11、优选地，步骤s1中沿模具环向排布经纱时，经纱数量根据所述柱段织物的外周长和织物参数进行计算获得。
12、优选地，步骤s2具体包括以下步骤：
13、s2a.将n层经纱在所述沙漏形织物的厚度方向上划分出m个分区域；
14、s2b.在所述模具柱段上，利用纬纱将经纱沿环向缠绕织造固定，经纱与纬纱形成交织结构，经过x次交织后，完成最内侧分区域的织造，织物完全覆盖模具柱段；
15、s2c.重复步骤s2b，在所述最内侧分区域上，依次进行各分区域的织造，由内向外分区域织造时交织次数x逐渐减小，至完成所述柱段织物的织造，形成纵截面为阶梯状斜边的梯形的柱段织物。
16、优选地，步骤s3具体包括以下步骤：
17、s3a.在所述阶梯状斜边处对经纱进行整理，确保经纱无交缠；
18、s3b.在所述模具第一圆台段上，以梯形的所述柱段织物的阶梯状斜边为基础，利用纬纱将经纱沿环向缠绕织造固定，使经纱与纬纱形成交织结构；
19、s3c.通过经纱加纱工序，按照所述沙漏形织物的工艺要求，将经纱列加入到所述第一圆台段织物中，使所述第一圆台段织物直径的连续变大，至完成所述第一圆台段织物的织造。
20、优选地，步骤s4具体包括以下步骤：
21、s4a.在所述阶梯状斜边处对经纱进行整理，确保经纱无交缠；
22、s4b.在所述模具第二圆台段上，以梯形的所述柱段织物的阶梯状斜边为基础，利用纬纱将经纱沿环向缠绕织造固定，使经纱与纬纱形成交织结构；
23、s4c.通过经纱加纱工序，按照所述沙漏形织物的工艺要求，将经纱列加入到所述第二圆台段织物中，使所述第二圆台段织物直径的连续变大，至完成所述第二圆台段织物的织造。
24、优选地，所述第一圆台段织物、所述柱段织物和所述第二圆台段织物的织造方法为2.5d编织。
25、本专利技术另一方面提供一种采用上述的制备方法制备得到的沙漏形织物。
26、本专利技术与现有技术相比，具有以下有益效果：
27、本专利技术的沙漏形织物的制备方法，以沙漏形织物的直径最小处柱段为起始，先织造中部的柱段区域，再由中部向两端通过加纱操作织造直径逐渐变大的圆台段，从而无需在圆台段区域变直径过程中进行减纱操作，避免了减纱后在预制体内部局部区域形成连续的空隙、孔洞等缺陷，保证整个织物的纤维结构的连续性，和经纬密的均匀性，并且降低沙漏型织物的织造工艺难度。
28、本专利技术的沙漏形织物的制备方法，在柱段进行分区域织造，通过控制每个分区域的织造长度，形成阶梯状斜边的梯形柱段织物，阶梯状斜边可以作为向圆台段绕纬的基础，由于绕纬是由织物内侧向外侧逐层进行，外短内长的斜边可更方便从内侧开始的绕纬操作，从而有利于第一圆台段织物和第二圆台段织物的织造生产，降低沙漏型织物的织造工艺难度。
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1.一种沙漏形织物的制备方法，其特征在于，所述沙漏形织物包括一体的并依次连接的第一圆台段织物、柱段织物和第二圆台段织物；所述制备方法包括依次进行以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
10.一种采用如权利要求1-9中任一项所述的制备方法制备得到的沙漏形织物。
【技术特征摘要】
1.一种沙漏形织物的制备方法，其特征在于，所述沙漏形织物包括一体的并依次连接的第一圆台段织物、柱段织物和第二圆台段织物；所述制备方法包括依次进行以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：
5.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：容治军，李磊，仇普霞，
申请(专利权)人：北京玻钢院复合材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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