在結構應用中眾所周知，這種對稱、平衡和準各向同性的織物節省了成本，并在復合材料模具中開辟了機會。

這篇博客來自我與史蒂夫·薩沃伊的討論，他是一名制造和模具工程師，曾在去年的國際造船展（IBEX）上發表演講。史蒂夫擁有航空航天和海洋復合材料的背景，擅長工藝開發、模具設計和設備利用。例如，他在IBEX的會議討論了臨時烤箱設計和建立航空航天質量數據記錄器和溫度控制系統的廉價方法（請關注即將發布的博客）。我們正在討論一個使用a&P Technology（美國俄亥俄州辛辛那提）QISO材料的項目，他評論說這是一種非常好的工具材料，但很多人似乎沒有意識到它的最終用途。我自己不是工具專家，所以我請史蒂夫解釋一下QISO為復合材料工具提供了什么以及為什么。

QISO是A&P幾年前推出的。其編織圖案以0°/±60°碳纖維絲束編織而成，形成平衡、對稱和準各向同性的單層織物。這為復雜模具幾何形狀的疊層提供了真正的好處。偏置紗線是兩根上下交替的軸向紗線，每個方向上的材料重量相等。A&P還指出，在測試中，QISO與更傳統的層壓板（例如0°/±45°/90°）相比，層間應力有所降低，因為所有QISO層都具有相同的結構——即，在0°時沒有很大的剛度，然后在±45°方向上下降。

 

QISO碳纖維織物是平衡的、對稱的、準各向同性的，都在一層中。

根據Savoie的說法，QISO通過不必像傳統編織那樣切割和定向每個單獨的層來創建準各向同性疊層，從而節省了材料。由于編織織物本身是準各向同性的，因此這一步驟從制造商中刪除。當考慮到在45°角上切割織物以用于準各向同性工具蒙皮的典型八層鋪層時所涉及的典型浪費時，這一點非常重要。

 

QISO能夠以更少的勞動力和浪費實現多層模具疊層

從典型的八層工裝層壓板中解放出來，也為獨特的疊層提供了可能性，例如六層甚至九層結構。通過調整模具工具板的厚度（和成本），工具設計師可以只將織物放置在需要保持工具剛度和幾何形狀的地方。

QISO準各向同性織物的另一個值得注意的特性是，它是一種平衡、對稱的織物，不需要確保織物結構在層壓板的中性軸上對稱。更確切地說，固化的模具不會是“薯片-potato chip”。

編者按：平衡的織物或層壓板具有相等數量的正負角層。對稱織物或層壓板具有關于中平面（中性軸）對稱的層取向。引用Abaris Training關于先進復合材料制造和修復的教科書：“層壓板對稱性對于在加工過程中保持尺寸穩定性是必要的。”

Savoie的馬鈴薯切片的例子是，當一層不對稱的編織物，如五綜緞，經過一個升高的固化周期進行加工時?；氐绞覝睾?，基質的熱應力通常會使一個軸上的相對點向上，垂直軸向下。為了抵消這種影響，通常必須確保編織結構是疊放的，以產生關于中性軸的對稱性。這個過程通常被稱為“紙張向上，紙張向下”，指的是預浸織物的離型紙側，并確保不對稱織物在中間平面的另一側倒置。對于QISO來說，這是不必要的，因為織物本身是對稱的。

 

對稱QISO 不對稱編織

由于QISO是對稱的，它緩解了由于熱應力引起的翹曲問題。

QISO還為高架固化復合材料模具上的背襯結構（蛋箱）提供了一種經濟高效的解決方案。Savoie說，這種材料很快就會從卷筒上放下，而重型版本會很快膨脹。此外，他說它的每磅價格非常有吸引力。使用額外的織物條可以很容易地增加板材的寬度，確保為額外的簾布層錯開接縫位置。與模具外殼類似，背襯結構層壓板是對稱和準各向同性的，因此增加或減少板材的厚度就像增加更多層或減少鋪設一樣容易。

QISO提供各種標準寬度，包括36、52和59英寸，以及一系列標準面積重量，包括272 g/m2（gsm）、532 gsm和1150 gsm?？椢锏膶挾群椭亓恳部梢远ㄖ啤?/p>

與商店的任何其他新織物一樣，Savoie建議使用為應用選擇的模具樹脂進行注入速率研究。這些注入的平板（通常為0.25英寸厚）非常適合水射流切割，這使它們成為購買加工板材的經濟替代品。A&P還與TenCate Advanced Composites（美國加利福尼亞州摩根希爾）合作，提供QISO織物作為標準預浸料。

雖然這里的重點是工具應用，但QISO已經并將繼續用于各種結構復合材料。

Steve Savoie在大新英格蘭地區提供咨詢服務，聯系方式為CBNFBR@gwi.net.

原文，《 Quasi-isotropic, symmetrical fabric for tooling 》

楊超凡