一種將長纖維絲材編織成形制造結構件的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種將長纖維絲材編織成形制造結構件的方法，采用多根長纖維絲材進行緊密編織；當所述多根長纖維絲材為同一種金屬長纖維絲材時，要求將該多根金屬長纖維絲材緊密編織形成所需構件的形狀，然后使金屬絲材之間實現(xiàn)冶金結合并保持相應的形狀，最終便可制造獲得所需形狀的致密構件；當所述多根長纖維絲材包括有至少兩種不同種類的絲材，且至少一種為金屬絲材時，則要求該金屬絲材構成編織體的一面，另一種絲材編織在編織體的另一面，然后使金屬絲材之間實現(xiàn)冶金結合，最終便可制造獲得所需的一面為金屬長纖維、另一面為不同種類長纖維的織構復合層構成的形狀構件。本發(fā)明操作方便，實施容易，生產(chǎn)成本較低，適合于大批量工業(yè)生產(chǎn)。
【專利說明】一種將長纖維絲材編織成形制造結構件的方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬結構件制造的【技術領域】，尤其是指一種將長纖維絲材編織成形制造結構件的方法。

【背景技術】
[0002]目前船的艙體、鍋爐、壓力容器的制造方法是用模具將金屬板料沖壓、彎曲成相應的形狀，然后焊接在一起，構成金屬殼體形成容器空間。使金屬板料成形需要大型的模具和壓力機，消耗很多的能量，成形效率低，制造成本高，而焊接將金屬板料結合在一起，焊縫處材料與周邊材料成分、顯微組織不同，硬而脆，可能存在氧化、氣孔、夾雜等缺陷，焊縫的耐疲勞性能低、抗腐蝕性能差，是整個殼體容器的薄弱環(huán)節(jié)。焊縫處材料與被連接的金屬板料的材料成分和性能不一致，其熱物理性能不一樣，隨著環(huán)境溫度周而復始的變化，會受到周期性的熱應力的作用，從而容易造成焊縫處的疲勞破壞，降低其使用壽命和安全性，因此壓力容器的焊接要求很高，厚壁板料及合金材料焊接難度更大。


【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足與缺陷，提供一種操作簡便、實施容易、生產(chǎn)成本較低的將長纖維絲材編織成形制造結構件的方法。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術方案為:一種將長纖維絲材編織成形制造結構件的方法，采用多根長纖維絲材進行緊密編織；其中，當所述多根長纖維絲材為同一種金屬長纖維絲材時，要求將該多根金屬長纖維絲材緊密編織形成所需構件的形狀，然后使金屬絲材之間實現(xiàn)冶金結合并保持相應的形狀，最終便可制造獲得所需形狀的致密構件；當所述多根長纖維絲材包括有至少兩種不同種類的絲材，且至少一種為金屬絲材時，則要求該金屬絲材構成編織體的一面，另一種絲材編織在編織體的另一面，然后使金屬絲材之間實現(xiàn)冶金結合，最終便可制造獲得所需的一面為金屬長纖維、另一面為不同種類長纖維的織構復合層構成的形狀構件。
[0005]所述金屬絲材之間的冶金結合可通過焊接或加熱燒結實現(xiàn)。
[0006]將多根長纖維絲材進行緊密編織時，可以編織好構件形狀后整體燒結編織體構件，也可以邊編織邊局部冶金結合定形，在編織的同時先冶金結合已經(jīng)編織好的部分，局部冶金結合位置與編織的進程相隨，冶金結合的位置保持相應的形狀和尺寸。
[0007]當該兩種不同的長纖維絲材分別為金屬長纖維絲材和非金屬長纖維絲材時，金屬長纖維絲材之間的冶金結合可通過對編織體進行加熱燒結實現(xiàn)，而燒結溫度需在金屬長纖維絲材的燒結溫度范圍內，并低于非金屬長纖維絲材的燒結溫度，從而保證在燒結編織體時非金屬長纖維絲材不會被燒結。
[0008]通過對編織體表面的非金屬長纖維絲材浸滲熱固化流體材料或冷固化流體材料，固化后使非金屬長纖維絲材固為一整體。
[0009]所述非金屬長纖維絲材有陶瓷纖維、碳纖維或石英纖維。
[0010]所述所需形狀的構件是船的艙體、鍋爐殼體、容器殼體、板殼類形狀結構件或機械零件。
[0011]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有如下優(yōu)點與有益效果:
[0012]1、絲材柔軟，在室溫條件下易于拉直、彎曲、纏繞、編織快速高效率精確成形，成形需要的力很小、消耗的能量很少；
[0013]2、鋼絲繩的連續(xù)長度可以達到數(shù)千米，可以整體式編織成形輪船、潛水艇、水陸兩用坦克艙體特大尺寸的結構件；
[0014]3、無需大型的壓力機、無需大型的板料沖壓模具就可以制造大型殼體結構件；
[0015]4、本發(fā)明編織燒結方法制造的結構件沒有焊縫，也就沒有與周邊材料成分不同的薄弱環(huán)節(jié)；
[0016]5、制造的具有長纖維織構組織結構件，纖維織構是連續(xù)的，具有絲材高的抗拉強度、高的疲勞強度性能、良好的耐腐蝕性能；
[0017]6、在成形的同時，可以很方便地制造出復合層結構，由于復合層是纖維編織獲得，金屬纖維和非金屬纖維沒有明確的分界面，相互約束，互相制約，相互包含，結合牢固可罪；
[0018]7、復合層結構可以兼具高結構強度、耐腐蝕、抗沖擊、輕量化的特性要求；
[0019]8、本發(fā)明方法工藝步驟簡單，操作方便，實施容易，生產(chǎn)成本較低，適合于大批量工業(yè)生產(chǎn)，應用范圍廣，市場前景好。

【具體實施方式】
[0020]下面結合多個具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0021]實施例1
[0022]本發(fā)明所述的將長纖維絲材編織成形制造結構件的方法，其情況為:采用多根長纖維絲材進行緊密編織；其中，當所述多根長纖維絲材為同一種金屬長纖維絲材時，要求將該多根金屬長纖維絲材緊密編織形成所需構件的形狀，然后使金屬絲材之間實現(xiàn)冶金結合并保持相應的形狀，最終便可制造獲得所需形狀的致密構件；當所述多根長纖維絲材包括有至少兩種不同種類的絲材，且至少一種為金屬絲材時，則要求該金屬絲材構成編織體的一面，另一種絲材編織在編織體的另一面，然后使金屬絲材之間實現(xiàn)冶金結合，最終便可制造獲得所需的一面為金屬長纖維、另一面為不同種類長纖維的織構復合層構成的形狀構件。所述所需形狀的構件可以是船的艙體、鍋爐殼體、容器殼體、板殼類形狀結構件或機械零件。所述金屬絲材之間的冶金結合可通過焊接或加熱燒結實現(xiàn)。當該兩種不同的長纖維絲材分別為金屬長纖維絲材和非金屬長纖維絲材(可以是陶瓷纖維、碳纖維或石英纖維等)時，金屬長纖維絲材之間的冶金結合可通過對編織體進行加熱燒結實現(xiàn)，而燒結溫度需在金屬長纖維絲材的燒結溫度范圍內，并低于非金屬長纖維絲材的燒結溫度，從而保證在燒結編織體時非金屬長纖維絲材不會被燒結。將多根長纖維絲材進行緊密編織時，可以編織好構件形狀后整體燒結編織體構件，也可以邊編織邊局部冶金結合定形，在編織的同時先冶金結合已經(jīng)編織好的部分，局部冶金結合位置與編織的進程相隨，冶金結合的位置保持相應的形狀和尺寸。
[0023]而在本實施例中，是采用直徑35微米的304不銹鋼絲材10根組合在一起作為一束，將多束絲材緊密編織組合成直徑為20毫米不銹鋼繩，切割長度為2米的不銹鋼繩彎曲成S字母形狀，放在真空燒結爐中，在1300攝氏度燒結2小時，使相互接觸的金屬絲材之間實現(xiàn)冶金結合，冷卻后從爐中取出，用作戶外廣告單詞構成的S字母。
[0024]實施例2
[0025]本實施例采用直徑35微米的45鋼絲材10根并列在一起作為一束，將多束絲材緊密編織在一個包有石墨紙、直徑為50毫米、長度為150毫米的陶瓷圓柱棒胎模上，形成一個編織杯形件，在1200攝氏度燒結爐中燒結2小時，使相互接觸的金屬絲材之間實現(xiàn)冶金結合，冷卻后從爐中取出，從陶瓷圓柱棒上退下金屬絲材構成的杯形件并拋光。
[0026]實施例3
[0027]與實施例2不同的是本實施例在實施例2制造獲得的杯形件表面噴涂一層不銹鋼合金層，用作裝液體的杯子。
[0028]實施例4
[0029]采用直徑為1.5毫米的退火軟化處理后的鐵絲，緊密編織成瓶低的直徑為I米、中間部位最大直徑為2米、頸部直徑為0.6米、口部直徑為0.8米、高為3米的大花瓶坯體，在1200攝氏度燒結爐中燒結2小時，使相互接觸的金屬絲材之間實現(xiàn)冶金結合，冷卻后從爐中取出，在其表面覆蓋上一層陶瓷泥并成形，干燥后，燒結陶瓷泥坯，然后再搪瓷，再制造表面圖案，制造獲得不會整體打碎的陶瓷花瓶工藝品。
[0030]實施例5
[0031]用金屬桿、角鋼組合成船的艙體輪廓骨架，采用直徑100微米的45鋼絲材40根組合在一起作為一束，將多束絲材緊密編織在艙體骨架外表面，同時用大功率電阻焊接機的兩極對壓住已經(jīng)編織好的局部材料，并通以電流，利用電流流經(jīng)絲材接觸面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱將其加工到熔化或塑性狀態(tài)，溫度達到1050至1300攝氏度之間，使被加熱的位置相互接觸的金屬絲材之間實現(xiàn)冶金結合，加熱加壓局部燒結已經(jīng)編織好的部分，同時保持相應位置的形狀和尺寸，局部冶金結合位置與編織的進程相隨，連續(xù)的編織，連續(xù)的局部燒結，直至形成的整個艙體。
[0032]實施例6
[0033]與實施例5不同的是本實施例將直徑100微米的45鋼絲材束與絲徑為50微米的不銹鋼長絲束組合在一起形成絲材編織束，編織時45鋼絲束保持在上側，編織后形成艙體的內表面，不銹鋼長絲束保持在下側，編織后形成艙體的外表面，形成整個艙體后再在艙內表面噴涂一層鋅合金。
[0034]實施例7
[0035]與實施例5不同的是本實施例將多束不銹鋼絲材緊密編織在用金屬桿、角鋼組合成的鍋爐骨架外表面，制造獲得鍋爐容器的殼體。
[0036]實施例8
[0037]與實施例6不同的是本實施例采用連續(xù)局部電磁感應加熱燒結方法。
[0038]實施例9
[0039]與實施例6不同的是本實施例采用鋁合金絲材替代45鋼絲材，玻璃纖維替代不銹鋼長絲束，溫度達到550至650攝氏度之間，形成整個艙體后再在外表面噴涂一層N-200型熱固化樹脂并使之固化，固化后使玻璃纖維絲材固為一整體。
[0040]實施例10
[0041]與實施例5不同的是本實施例采用連續(xù)局部等離子弧焊加熱燒結方法。
[0042]實施例11
[0043]與實施例9不同的是本實施例將多束不銹鋼絲材緊密編織在用金屬桿、角鋼組合成的潛水艇輪廓骨架外表面，碳纖維替代實施例9中的玻璃纖維，形成整個艙體后再在外表面噴涂一層橡膠并使之固化，固化后使碳纖維絲材固為一整體，制造獲得表面致密覆蓋著橡膠、內部為金屬的復合材料潛水艇容器殼體。
[0044]實施例12
[0045]與實施例11不同的是本實施例采用鋁合金絲材替代實施例11中的不銹鋼絲材，碳化硅陶瓷纖維替代實施例11中的碳纖維束，形成整個艙體后再在外表面覆蓋一層陶瓷泥并使之固化，固化后使碳化硅陶瓷纖維固結一整體，制造獲得表面致密覆蓋著陶瓷耐熱層、中間為陶瓷纖維隔熱層、內部為鋁合金結構層的復合材料航天器艙體。
[0046]實施例13
[0047]與實施例12不同的是本實施例制造獲得火箭的外殼體。
[0048]實施例14
[0049]與實施例9不同的是本實施例用石英纖維替代實施例9中的玻璃纖維。
[0050]實施例15
[0051]與實施例12不同的是本實施例制造獲得編織有防彈纖維材料層的水陸兩用坦克艙體。
[0052]實施例16
[0053]與實施例5不同的是本實施例采用sps放電等離子燒結方法。
[0054]實施例17
[0055]與實施例5不同的是本實施例采用直徑100微米的45鋼絲材7根組合在一起作為一束，將7束絲材采用制繩機編織成繩，再將繩緊密編織在艙體骨架外表面。
[0056]綜上所述，本發(fā)明方法的原理為:絲材橫截面積較小時，絲材柔軟，在室溫條件下易于拉成直線、彎曲、纏繞、編織成形，當絲材之間熔接在一起后，形成了較大厚度和寬度尺寸的材料，從而材料具有一定的剛度，就難以再變形，可以保持其形狀和尺寸；同時，當絲材之間熔接在一起后，消除了絲材之間流體可以穿過的間隙，制造獲得的構件金屬材料是致密連續(xù)分布的，可以是不透水、不透氣的容器。
[0057]以上所述實施例子只為本發(fā)明較佳實施例，并非以此限制本發(fā)明的實施范圍，故凡依本發(fā)明之形狀、原理所作的變化，均應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種將長纖維絲材編織成形制造結構件的方法，其特征在于:采用多根長纖維絲材進行緊密編織；其中，當所述多根長纖維絲材為同一種金屬長纖維絲材時，要求將該多根金屬長纖維絲材緊密編織形成所需構件的形狀，然后使金屬絲材之間實現(xiàn)冶金結合并保持相應的形狀，最終便可制造獲得所需形狀的致密構件；當所述多根長纖維絲材包括有至少兩種不同種類的絲材，且至少一種為金屬絲材時,則要求該金屬絲材構成編織體的一面，另一種絲材編織在編織體的另一面，然后使金屬絲材之間實現(xiàn)冶金結合，最終便可制造獲得所需的一面為金屬長纖維、另一面為不同種類長纖維的織構復合層構成的形狀構件。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種將長纖維絲材編織成形制造結構件的方法，其特征在于:所述金屬絲材之間的冶金結合可通過焊接或加熱燒結實現(xiàn)。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種將長纖維絲材編織成形制造結構件的方法，其特征在于:將多根長纖維絲材進行緊密編織時，可以編織好構件形狀后整體燒結編織體構件，也可以邊編織邊局部冶金結合定形，在編織的同時先冶金結合已經(jīng)編織好的部分，局部冶金結合位置與編織的進程相隨，冶金結合的位置保持相應的形狀和尺寸。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種將長纖維絲材編織成形制造結構件的方法，其特征在于:當該兩種不同的長纖維絲材分別為金屬長纖維絲材和非金屬長纖維絲材時，金屬長纖維絲材之間的冶金結合可通過對編織體進行加熱燒結實現(xiàn)，而燒結溫度需在金屬長纖維絲材的燒結溫度范圍內，并低于非金屬長纖維絲材的燒結溫度，從而保證在燒結編織體時非金屬長纖維絲材不會被燒結。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種將長纖維絲材編織成形制造結構件的方法，其特征在于:通過對編織體表面的非金屬長纖維絲材浸滲熱固化流體材料或冷固化流體材料，固化后使非金屬長纖維絲材固為一整體。
6.根據(jù)權利要求4所述的一種將長纖維絲材編織成形制造結構件的方法，其特征在于:所述非金屬長纖維絲材有陶瓷纖維、碳纖維或石英纖維。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種將長纖維絲材編織成形制造結構件的方法，其特征在于:所述所需形狀的構件是船的艙體、鍋爐殼體、容器殼體、板殼類形狀結構件或機械零件。
【文檔編號】D04C1/06GK104178914SQ201410371230
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年7月30日 優(yōu)先權日:2014年7月30日
【發(fā)明者】周照耀, 吳菲 申請人:華南理工大學