專利名稱：帶凸起的導向套的制作方法
技術領域：
本發明涉及復合材料制造領域，具體而言，涉及一種用于復合材料預制體三維編織中的帶凸起的導向套。
背景技術：
二次世界大戰以后，復合材料由于其比剛度、比強度更高、疲勞性能優異及輕質的特點，已成為一種重要的材料，應用于制造飛機、直升機、航天飛機、衛星、輪船、潛艇、汽車、 化學加工設備、運動器材等。20世紀60年代以來，多種具有三維結構的纖維增強復合材料發展起來，它們克服了二維層壓板易脫層、沖擊損傷阻抗低等缺點，在航空工業上應用廣泛。
三維復合材料采用紡織技術中的機織、針織、編織和縫紉等工藝制造而成，三維編織復合材料預制件與二維編織復合材料預制件相比，具有適應性、扭轉穩定性和結構完整性更佳優勢。但是已有的三維編織復合材料預制體的制備方法多用于制造小型復合材料制件，難以實現大型三維編織復合材料制件的一體化成型。
中國專利號201010125066. 5的專利，提供了一種預制件內部含有導向套的三維編織復合材料預制件編織方法，依據制件要求設置相應的導向裝置，導向裝置包括導向模版和垂直于導向模板的導向套，導向套作為Z向增強體，纖維增強體纏繞導向套實現層間結合，最終完成三維編織復合材料預制體的編織。該方法能有效的提高三維編織復合材料制件的抗沖擊性能，并防止制件受力時出現脫層等問題。
但是該專利中提出的導向套還存在以下問題(1)導向套本身壁厚有限，加工嵌合槽后使導向套有效壁厚更小，在帶有這種嵌合凹槽的導向套的復合材料制件在承受橫向沖擊時，導向套容易產生斷裂等損壞情況；(2)帶有導向套的預制體在澆注基體過程中，導向套外層因纏繞著纖維增強體無法與基體材料較好的結合，澆注完成后導向套外壁易產生部分未浸透的干纖維。發明內容
本發明旨在提供一種帶凸起的導向套，以解決現有技術中的導向套因加工嵌合槽而造成的有效壁厚降低，導致復合材料制件在承受橫向沖擊時，導向套容易斷裂的問題，避免了現有技術中的導向套加工出凹槽而造成的成本增加，以及凹槽處應力集中而導致導向套Z向抗沖擊性能低的問題。
為了實現上述目的，本發明提供了一種帶凸起的導向套，包括導向管；凸起，設置在導向管的外壁，突出于導向管的外表面。
進一步地，導向管的外壁上具有沿導向套的延伸方向延伸開設的軸向通道。
進一步地，導向管的橫截面的外輪廓形狀包括多個首尾相接的不同心圓弧，多個圓弧的結合部形成軸向通道。
進一步地，多個圓弧的圓心均布在以導向套的中心為圓心的圓上，且該多個圓弧的半徑相等。
進一步地，導向管的外壁上具有經摩擦加工形成的劃痕。
進一步地，凸起分布在導向管外壁與復合材料增強纖維接觸的區域。
進一步地，凸起粘貼或焊接在導向管上。
進一步地，凸起經機械加工形成在導向管上。
應用本發明的技術方案，通過在導向套上設置咬合凸起實現嵌合槽的作用，咬合凸起使得增強纖維束與導向套的咬合更緊密，且能鎖定纖維束的位置，從而保證復合材料預制體結構的穩定。
構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中
圖I示出了本發明的帶凸起的導向套的截面示意圖；以及
圖2示出了本發明的帶凸起的導向套的側面示意圖。
具體實施方式
需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明。
葉柄是植物葉片與莖的聯系部分，其上端與葉片相連，下端生長在莖上。不少植物的葉柄部分上密布著針刺或凸起結構，例如薔薇科的薔薇、月季等和睡蓮科的蓮、睡蓮等。
本發明的是一種帶針刺葉柄的仿生設計。本發明將葉柄上的針刺結構擬作復合材料預制體中導向套外表面上的咬合凸起，取合適的材料以粘貼、焊接等方式在導向套外壁接觸增強纖維的區域固定上咬合凸起。
本發明提出一種具有異型截面的導向套，在導向套外壁預留有供基體材料流動的 Z向通道(軸向通道)，由此，方便澆注時導向套外層的基體材料流動。在導向套外壁接觸纖維束的區域上有大量凸起，在纏繞纖維時這些凸起能有效的固定住纖維束，以防止編織過程中纖維束在導向套上滑動而影響預制件的近形性。這樣就解決了因嵌合槽而使導向套力學性能降低的問題，同時異型的截面使導向套與基體的接觸面積更大，并增加了導向套周遭纖維束的浸透能力。
當導向套在使用過程中，增強纖維纏繞導向套時，咬合凸起能釘扎住纖維束，防止纖維束滑動而影響三維編織復合材料預制體的結構，同時，纖維束的部分纖維絲會嵌入導向套外表面的劃痕中，進一步的實現導向套與增強纖維束的咬合。
如圖I、圖2所示，以花瓣形截面的鈦合金導向管為例，本發明提供的導向套包括導向管I和咬合凸起2。咬合凸起2選取鈦合金絲材，咬合凸起2通過焊接固定在導向管I外壁。
優選地，導向套中的導向管I可以是管材也可以是棒材，材質可以是碳纖維或是鈦合金及其他材料。
優選地，咬合凸起2可以是導向管材料經過機械加工得到，也可以是粘貼或焊接在導向管I外壁上。
優選地，咬合凸起2可以是聚合物，也可以是金屬材料及其他材料。
本發明的具有仿生結構的異形截面導向套的制備方法可以包括以下步驟1)根據制件要求，選取合適尺寸的鈦合金管材，銑削加工出如圖I所示具有花瓣形截面的管材；2) 以200#水磨砂紙沿管材圓周方向順時針打磨鈦合金管材外壁，至劃痕清晰可見即可；3)用丙酮、酒精清洗打磨后的鈦合金管材，干燥后待用；4)將選取的多個小段的鈦合金絲材無序地焊接在管外壁能接觸到增強纖維束的區域，即得到具有咬合凸起的導向套。
從以上的描述中，可以看出，本發明的導向套不再是管材和棒材的直接利用，而是將材料經過進一步切削加工得到的具有異形截面的管材或棒材，而且導向套也不再是單一的管套，咬合凸起使得增強纖維束與導向套的咬合更緊密，且能鎖定纖維束的位置，從而保證復合材料預制體結構的穩定。同時本發明提出的導向套避免了加工出凹槽而造成的成本增加，以及凹槽處應力集中而導致導向套Z向抗沖擊性能低的問題。
具有仿生結構的異形截面導向套是仿生蓮藕葉柄的針刺結構，其制備方法簡單、 適用性廣，其中咬合凸起的選材、尺寸大小以及分布位置均可根據實際要求自行選擇。
以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種帶凸起的導向套，其特征在于，包括 導向管(I); 凸起(2)，設置在所述導向管(I)的外壁，突出于所述導向管(I)的外表面。
2.根據權利要求I所述的帶凸起的導向套，其特征在于，所述導向管(I)的外壁上具有沿所述導向套的延伸方向延伸開設的軸向通道。
3.根據權利要求2所述的帶凸起的導向套，其特征在于，所述導向管(I)的橫截面的外輪廓形狀包括多個首尾相接的不同心圓弧，多個所述圓弧的結合部形成所述軸向通道。
4.根據權利要求3所述的帶凸起的導向套，其特征在于，多個所述圓弧的圓心均布在以所述導向套的中心為圓心的圓上，且該多個所述圓弧的半徑相等。
5.根據權利要求I或2所述的帶凸起的導向套，其特征在于，所述導向管(I)的外壁上具有經摩擦加工形成的劃痕。
6.根據權利要求I所述的帶凸起的導向套，其特征在于，所述凸起(2)分布在所述導向管(I)外壁與復合材料增強纖維接觸的區域。
7.根據權利要求I所述的帶凸起的導向套，其特征在于，所述凸起(2)粘貼或焊接在所述導向管(I)上。
8.根據權利要求I所述的帶凸起的導向套，其特征在于，所述凸起(2)經機械加工形成在所述導向管(I)上。
全文摘要
本發明提供了一種帶凸起的導向套，包括導向管；凸起，設置在導向管的外壁，突出于導向管的外表面。應用本發明的技術方案，通過在導向套上設置咬合凸起實現嵌合槽的作用，咬合凸起使得增強纖維束與導向套的咬合更緊密，且能鎖定纖維束的位置，從而保證復合材料預制體結構的穩定。
文檔編號B29C70/32GK102975381SQ201210553279
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月18日 優先權日2012年12月18日
發明者單忠德, 吳曉川, 劉豐, 王爭 申請人:機械科學研究總院先進制造技術研究中心