Bei der Herstellung von flächigen Verbundwerkstoffen in der Composite-Industrie werden bevorzugt traditionelle Gewebe eingesetzt, die in vielen verschiedenen Bereichen eingesetzt werden können. Textilverbundwerkstoffe in der Luftfahrt- und Verteidigungsindustrie; Im Vergleich zu ähnlichen Materialien wie Metall und Keramik bietet es ein geringes Gewicht, einen hohen Festigkeitswert und viele überlegene Eigenschaften.
Aufgrund des geringen Dickenwerts der aus zweidimensionalen Geweben hergestellten Verbundmaterialien ist die geringe mechanische Leistung in Richtung ihrer Dicke ein wichtiger Mangel dieser Strukturen.
Andererseits ist das Trennungsproblem zwischen Schichten, Delamination genannt, ein weiteres Problem dieser Strukturen.
Die Garne in der zweidimensionalen Gewebestruktur sind aufgrund der Webkonstruktion einer übermäßigen Biegung ausgesetzt.
- Karbons
- Nocken
- Basalt
- Usw. wie
Die Verwendung von Hochmodulfasern in diesen Strukturen; Dies bewirkt, dass der resultierende Stoff einen niedrigen Elastizitätsmodul hat.
Herkömmliche Gewebe bestehen aus zwei getrennten Garngruppen, die senkrecht zueinander stehen.
Anwenden von Kraft auf diese Stoffe in Querrichtung;
- Das Verrutschen der Garngruppen, die wir Schuss- oder Kettfäden nennen, in der Struktur erhöht die Festigkeit des Gewebes.
- in diagonale Richtungen fallen
Warum passiert es?
Dieses Problem tritt bei zweidimensional gewebten Stoffen auf Triaxial Es hat zur Herstellung von sogenannten Stoffarten geführt
Bei triaxialen Geweben gibt es drei Arten von Garngruppen. Diese Threads sind;
- Um die Festigkeit der Struktur gegen die in diagonaler Richtung aufgebrachten Kräfte zu erhöhen, schneiden sie sich in einem Winkel von 60°.
- Die bei zweidimensional gewebten Stoffen erfahrenen Probleme waren ein wichtiger Grund für die Herstellung von dreidimensionalen gewebten Stoffen.
- Dreidimensional gewebte Stoffe, die in Dickenrichtung aus Garn- oder Gewebelagen bestehen; sind Strukturen einer bestimmten Größe.
- Dreidimensional gewebte Stoffe weisen in Richtung ihrer Dicke hohe mechanische Eigenschaften auf.
- Einen Dickenwert als integrierte Struktur zu haben, eliminiert vollständig das Delaminierungsproblem, das bei zweidimensionalen Verbundmaterialien beobachtet wird.
- Herstellungsverfahren für dreidimensionale Gewebe ermöglichen die Einarbeitung von Hochmodulfasern in die Struktur mit niedrigem Kräuselungsverhältnis in x-, y- und z-Richtung.
- Verringerung der Kräuselrate in den Fasern; Es sorgt für eine Erhöhung des Faser/Volumen-Verhältnisses der Struktur, sodass der Elastizitätsmodul der Stoffe zunimmt und eine Erhöhung der Festigkeit beobachtet wird.
- Carbon, Glas, Basalt etc. mit dreidimensionalen Gewebeherstellungsverfahren. Fasern mit hohem Modul wie; Es ist möglich, Stoffe mit einem Dickenwert von 1 Zoll bis 72 Zoll herzustellen.
- Ein weiterer Pluspunkt von dreidimensionalen Geweben bei der Herstellung von Verbundwerkstoffen ist, dass sie komplexe Formen herstellen und endkonturnah hergestellt werden können.
Prozesse wie Bohren und Schneiden an Verbundwerkstoffen verursachen einen hohen Festigkeitsverlust der Materialien. Endformnahe Fertigung; Während es den Festigkeitsverlust des Materials verhindert, reduziert es die Menge an Materialabfall und die Arbeitskosten. Garne in der Struktur in Dickenrichtung; wirkt als Kapillarkanal. Diese Fäden ermöglichen eine schnelle und homogene Verteilung des für die Herstellung von Verbundwerkstoffen verwendeten Harzes innerhalb der Struktur.
Herstellungsverfahren für dreidimensionale Gewebe
Im Zeitalter der Webmaschinen; Die Herstellung von flächigen Geweben erfolgt durch Hindurchführen des Schussfadens durch ein geöffnetes Mundstück.
Bei diesem Verfahren, bei dem die Maschinengeschwindigkeit bei verschiedenen Schusseintragsmethoden sehr hohe Geschwindigkeiten erreichen kann, ist der Stoffdickenwert ziemlich begrenzt. Darüber hinaus bewirkt die Tatsache, dass die Garne in der Struktur gekräuselt sind, dass die Elastizitätswerte dieser Stoffe niedrig sind.
Bei dreidimensionalen Geweben gibt es in Dickenrichtung mehr als einen Schussfaden. Dadurch kann der Stoff mit einem Dickenwert hergestellt werden.
Vor dem Sparring in dreidimensionalen Geweben
- Die Notwendigkeit, mehr als eine Düse zu öffnen, führt dazu, dass die Maschinengeschwindigkeit einen niedrigen Wert hat.
- Herstellung von dreidimensionalen Geweben; Es wird durch die Modifizierung traditioneller Webmaschinen oder durch speziell modifizierte Maschinen zur Herstellung von dreidimensionalem Gewebe bereitgestellt.
- Produktion von mehrstöckigen Gebäuden; Während die Bindung durch die Bewegung der Kettfäden nur in vertikaler Richtung erreicht werden kann,
- Dreidimensionale Gewebe werden durch horizontales und vertikales Bewegen der Kettfäden in speziell modifizierten Webmaschinen hergestellt.
Dreidimensionale Modifikation traditioneller Webmaschinen Herstellung von Geweben
1974 wurde mit der Produktion von mehrlagigen Geweben mit zwei unterschiedlichen Kettgruppen begonnen. Greenwood Entwickelt von
Durch die Verwendung von drei verschiedenen Garngruppen werden dreidimensionale Gewebe hergestellt. Kettfäden bestehen aus zwei verschiedenen Fadengruppen. Während sich eine Gruppe nur in Richtung der Geweberichtung erstreckt, halten die Bindekettfäden das Gewebe als Ganzes zusammen.
Khokar Noobed diese Strukturen nannte es. im System enthalten drei getrennte Garngruppen stellen nicht zu viele Verbindungen miteinander her. Mit dieser Produktionsmethode können bis zu 17 Stofflagen hergestellt werden. Das mit diesen Systemen hergestellte dreidimensionale Gewebe ist unten dargestellt.
Ein weiteres dreidimensionales Stoffwebsystem, das durch die Modifikation traditioneller Webmaschinen geschaffen wurde, wurde 1990 eingeführt. Mohamed Entwickelt von In diesem System sind T, I, π usw. Es ist möglich, dreidimensionale Gewebe mit Profilen herzustellen.
Bei der Anlage werden die Garnspulen entsprechend der gewünschten herzustellenden Profilform im Spulengatter angeordnet. Eine Gruppe von Kettfäden entlang der Stoffrichtung; Die andere Kettfadengruppe wird im Gewebe liegend mittels der Rahmen auf und ab bewegt.
Mittels Schussnadeln wird sichergestellt, dass in einem einzigen Maschinentakt mehr als ein Schussfaden in die Struktur eingebracht werden kann.
Schussfäden; Die Befestigung an der Struktur erfolgt über Stricknadeln am Rand der Maschine und die Stoffbildung wird durch den Stampfvorgang sichergestellt.
Dank dieses Systems hat es sehr hohe Dickenwerte und ist langlebig; Die Herstellung von profilierten dreidimensionalen Geweben kann ermöglicht werden. Die Bewegung der Mechanismen in dieser Maschine wurde an der North Carolina State University in den USA entwickelt; Sie wird mittels pneumatischer Systeme bereitgestellt, um eine Elektrifizierung zu verhindern. Außerdem wurden die Garne in den Rohren zur Maschine transportiert, um die Reibung in den Garnen zu reduzieren.
Stoffherstellung mit echten dreidimensionalen Webmaschinen
Bei dreidimensionalen Geweben, die durch Modifizierung herkömmlicher Webmaschinen hergestellt werden, wird sichergestellt, dass während des Zyklus der Maschine eine Gewebeschicht in die Struktur eingeschlossen wird.
Wissenschaftler arbeiten an dreidimensionalen Stoffen; sehen diese Systeme nicht als eine echte dreidimensionale Webmaschine und alle Schichten, die in die Struktur aufgenommen werden sollen; Sie geben an, dass es in einem Zyklus der Maschine in den Stoff aufgenommen werden sollte.
Mit echten dreidimensionalen Webmaschinen hergestellte Strukturen;
- einachsig
- Das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Kreuzungen zwischen multiaxialen oder Garnschichten
Es kann nach seinem Zustand kategorisiert werden.
Aşağıda fukuta Zu sehen ist der 1974 von B.C. entwickelte einachsige, dreidimensionale Webmechanismus.
Es gibt drei verschiedene Garngruppen in der Struktur. Die y-Fäden in Stoffrichtung verlaufen faltenfrei am Stoff entlang. In der Maschine wird durch Schiffchen dafür gesorgt, dass die x- und z-Fäden in die Struktur eingebunden werden. Bei diesem System gibt es keine Verbindung zwischen den Fäden.
In dreidimensionalen Geweben, die mit der Modifikation traditioneller Webmaschinen hergestellt werden;
- Die Fäden sind im 90°-Winkel miteinander verbunden.
- Bei diesen Maschinen können die Garne nicht mit einem Winkel von 45˚ in das Gewebe eingebracht werden.
Daher Stoffe;
- Es zeigt einen geringen Widerstand gegen Kräfte, die in diagonaler Richtung aufgebracht werden.
- Mit mehrachsigen dreidimensionalen Webmaschinen war es möglich, Garnlagen mit Winkeln von +45˚ und -45˚ in einem einzigen Maschinenzyklus in das Gewebe einzubringen.
Unten sehen Sie ein Bild von uniaxialen und multiaxialen Einheitsgeweben.
Mittels mehrachsiger dreidimensionaler Webmaschinen, die 1993 von Anahara entwickelt wurden, können Gewebe mit fünf verschiedenen Achsen hergestellt werden. Nachfolgend die Garnlagen mit unterschiedlichen Winkelwerten und der hergestellte Stoff.
Auch dreidimensionale Gewebe können zirkulär hergestellt werden. Verbindung In dem von im Jahr 2000 entwickelten System gibt es fünf verschiedene Garngruppen.
Diese Garne befinden sich in der Struktur als axial, radial, umlaufend und diagonal (+45˚, -45˚). In dem System bilden umlaufende und radiale Fäden eine gewebte Schicht um die axialen Fäden.
Der dreidimensionale Rundwebmechanismus und das hergestellte Gewebe sind unten gezeigt.
In multiaxialen, dreidimensionalen Geweben; Es gibt keine Verbindung zwischen jedem Garn in der Struktur. Eine sehr wichtige Entwicklung für diese Systeme war, dass die Maschinen jede Garnlage in einem einzigen Zyklus in das Gewebe einarbeiten können.
Chokar Bei der 1997 von A.Ş. entwickelten dreidimensionalen Webmethode wird angestrebt, dass sich jede Garngruppe miteinander verbindet. Bei diesem Verfahren werden Kettfäden; Mittels verschiedener Systeme wird die Stoffproduktion bereitgestellt, indem sie nach oben, unten, rechts und links bewegt wird.
Da in der Composite-Industrie dreidimensionale Gewebe zum Einsatz kommen, sind Festigkeits- und Gewichtswerte von großer Bedeutung. Dreidimensional gewebte Stoffe, bei denen jedes Garn in der Struktur verbunden ist; Es hat im Vergleich zu anderen Gewebearten sehr hohe Festigkeitswerte.
Klassifizierung von dreidimensionalen Geweben
Dreidimensional gewebte Stoffe können auf viele verschiedene Arten kategorisiert werden. Der Webprozess, die Geometrie der Garne in der Struktur, die Mikro- und Makrostruktur der Einheitsgewebezellen; Dies sind die Themen, in die Stoffe eingeordnet werden können.
Viele verschiedene Wissenschaftler haben dreidimensionale Gewebe klassifiziert. Chokar ordnet diese Strukturen je nach Webverfahren, verwendeten Garngruppen und erzeugter Struktur in sechs Gruppen ein.
Chen andererseits bildeten sie vier verschiedene Gruppen, indem sie die Makrostruktur der Einheitsstoffzelle berücksichtigten.
Stoffe in dieser Klassifizierungsmethode:
Wie es getrennt ist.
Dreidimensional gewebte Stoffe, die Garne in ihrer Struktur; Es ist auch möglich, die Struktur gemäß den Layoutgeometrien zu trennen.
Dreidimensional gewebte Stoffe in diesem Zusammenhang:
- Senkrecht
- Winkelverriegelung
Es ist in zwei Gruppen unterteilt.
Bei orthoganalen Strukturen bilden die Bindefäden mit den Gewebelagen einen Winkel von 90°.
Bei gewinkelten Interlock-Geweben besteht zwischen den durch Kett- und Schussfäden gebildeten Gewebelagen ein bestimmter Winkelwert. Dieser Wert kann in Abhängigkeit von den Eigenschaften der herzustellenden Struktur angepasst werden. Bei beiden Gewebetypen können der Struktur Verstärkungsgarne hinzugefügt werden. Diese Garne erstrecken sich in Richtung des Gewebes, erhöhen das Faser/Volumen-Verhältnis des Gewebes und erhöhen somit die Festigkeit.
- Orthogonale Stoffe haben ein höheres Faser-zu-Volumen-Verhältnis als abgewinkelte Interlock-Strukturen. Abgewinkelte Interlock-Strukturen haben im Vergleich zu orthogonalen Stoffen hohe Elastizitätseigenschaften.
Orthogonale und abgewinkelte Interlock-Stoffe; Es kann je nach Geometrie der Bindefäden in ihren Strukturen in zwei Gruppen eingeteilt werden.
Wenn der Bindefaden:
- Wenn es nur zwischen bestimmten Schichten im Stoff haftet, von Schicht zu Schicht,
- Wenn es den Bindevorgang über die gesamte Stoffdicke durchführt, kann es als orthogonales oder abgewinkeltes Interlock-Gewebe über die gesamte Stoffdicke bezeichnet werden.
