CN113740135A - 一种碳纤维复丝样条加强方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种碳纤维复丝样条加强方法和装置，其解决了现有碳纤维复丝加强效果不理想、测试结果不准确的技术问题，其设有上压板、下压板、传动加压装置、传动装置、保温层和控制***，所述上压板、下压板、传动加压装置、传动装置设于所述保温层内，所述控制***与电脑相连。本发明同时提供了碳纤维复丝样条加强方法。本发明可用于碳纤维复丝样条制备领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种碳纤维检测装置,具体地说,涉及一种碳纤维复丝样条加强方法和装置。
背景技术
碳纤维是指含碳量在90％以上的高强度、高模量的新型纤维材料，它具有耐高温、抗摩擦、导电、导热、耐腐蚀性等一系列的优异性能，因此广泛用在航空航天、体育休闲、汽车轻量化、风电叶片等领域。
随着国内碳纤维技术的突破，多种型号碳纤维已实现了稳定的国产化，碳纤维性能指标的表征尤为重要。其中，碳纤维复丝力学性能是碳纤维的一项重要指标，测试依据《碳纤维复丝拉伸性能试验方法》GB/T3362-2017进行。标准中规定了加强片宽度、加强片材质和厚度，但未对加强具体操作明确。
现今，关于加强的技术有两种——手工加强和浸胶固化一体，这两种技术都存在不足，影响碳纤维复丝加强质量，且效率不能得到保证，以致于力学性能测试受到影响，甚至导致测试结果不准确。
目前，国内碳纤维复丝样条的加强主要为手工法，用树脂胶将固化后样条两端在牛皮纸上加固，上面盖一压板或者其他重物，然后放入烘箱中加热固化。
但是，该方法主要存在如下问题：1、加强片间的试样标距很难保证一致性，加大测试误差；2、易出现加强片与纤维对齐度不合格，影响测试结果；3、手工操作无法控制胶量，造成连板、根部有胶、开胶等现象；4、手工涂胶效率低，且影响个人和环境卫生；5、烘箱的使用有烫伤的安全隐患。
公开号为CN111337333A的中国发明专利申请公开了制备碳纤维复丝拉伸测试样条的装置和方法，用于将加强片压合至缠绕于制样架的碳纤维复丝上，该制样架由柱形框体围合而成，包括：第一卡板、与所述第一卡板相盖合的第二卡板，以及实现第一卡板与第二卡板相固定的锁定结构；所述第一卡板和/或所述第二卡板上开设有限位槽，所述限位槽分别能容纳所述制样架相对称的两侧框体，实现所述第一卡板和/或所述第二卡板与所述制样架之间的相对固定，所述第一卡板与所述第二卡板还具有将加强片压合于所述碳纤维复丝的压合面。
但是，该方法主要存在如下问题：
1、丝束浸胶后需要室温晾干确保溶剂挥发，但丝束大小不同晾干时间也不同，因此该技术不能兼顾加强的固化时效性，影响加强质量；
2、丝束浸胶后固化，丝束处于湿润状态，该技术易造成加强端的纤维为分散状，加强后出现扁平状，影响测试结果；
3、无法控制施加的压力一定，因此不能保证加强效果；
4、没有控制树脂胶量的措施，不能确保加强质量。
公开号为CN108303296A的中国发明专利申请公开了一种用于高模型碳纤维复丝拉伸测试的制样方法，该专利并未明确关于加强的操作技术。
发明内容
本发明就是为了解决现有碳纤维复丝加强效果不理想、测试结果不准确的技术问题，提供一种加强效果较好、测试结果准确的碳纤维复丝样条加强方法和装置。
为此，本发明提供一种碳纤维复丝样条加强装置，其设有上压板、下压板、传动加压装置、传动装置、保温层和控制***，所述上压板、下压板、传动加压装置、传动装置设于所述保温层内，所述控制***与电脑相连；所述传动加压装置用于带动上压板的上下移动且可以施加设定压力；所述传动装置用于带动下压板前后移动；所述保温层起到保护温场温度均匀性，无热量流失；所述控制***可以控制温度、压力、时间、位移。所述上压板用于加热、加压、上下移动；所述下压板用于加热、放置样条、前后移动。
优选的，所述上压板、下压板设有控制传感器，所述控制传感器用于感知和控制温度、压力、位移。
本发明同时提供一种碳纤维复丝样条加强方法，其包括如下步骤：
(1)通过控制***，使加强装置下压板弹出，作为加强的工作平台；(2)在下压板左右两侧放置牛皮纸，宽度等同于下压板，边缘与下压板齐平；(3)将需加强的复丝样条放置于牛皮纸虚线处；(4)用注射器取加强树脂，自上方垂直牛皮纸上的复丝样条，在牛皮纸边缘注入树脂；(5)在下压板左右两侧各覆盖一层牛皮纸，与底部牛皮纸边缘对齐；(6)通过控制***，使下压板弹回至原位置；(7)通过控制***，使上压板下移至接触上牛皮纸；(8)固化结束后降温冷却，取出，备测试用。
优选的，所述步骤(4)中，在距牛皮纸边缘5mm的位置，开始均匀注入0.5～2.0g树脂。
优选的，所述步骤(8)中，加强装置的参数：温度80～105℃，升温速率40～80℃/min，压力5～10kN，时间30～90min；
本发明具有以下有益效果：
1、实现了封闭环境下的自动控制，确保了温度、压力、时间可控；
2、提高了加强牛皮纸的对齐度，避免倾斜或错位；
3、复丝样条定位准确，提高了加强操作的质量；
4、根据树脂热分析结果，优化了固化曲线的设置，从而提高了复丝加强的固化质量和效率；
5、操作更加便捷、提高了检测效率、降低了人员成本；
6、避免了转移加强板时操作失误造成加强纸片错位的可能性；
7、避免了因加压的不可控性，造成脱板和连板；
8、优化了操作环境，避免了手工涂抹树脂时滴落造成的难清理现象。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为加强用牛皮纸的设计图。
图中，1、上压板；2、下压板；3、传动加压装置；4、传动装置；5、保温层；6、控制***。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。
如图1所示，本发明提供一种碳纤维复丝样条加强装置，其设有上压板1、下压板2、传动加压装置3、传动装置4、保温层5和控制***6，上压板1、下压板2、传动加压装置3和传动装置4设于所述保温层5内，控制***6与电脑相连；传动加压装置3用于带动上压板1的上下移动并加压；保温层5起到保护温场温度均匀性，无热量流失；控制***6可以控制温度、压力、时间、位移。上压板1用于加热、加压、上下移动。下压板2用于加热、放置样条、前后移动。上下压板设有温度、压力、位移控制传感器。
实施例1
以12k碳纤维样条为例：
1.加强片宽度(即虚线间隔的距离)设定15mm的牛皮纸；
2.通过控制***，使加强装置下压板弹出，作为加强的工作平台；
3.在下压板左右两侧放置牛皮纸，宽度等同于下压板，边缘与下压板齐平；
4.将需加强的复丝样条放置于牛皮纸虚线处；
5.用注射器取加强树脂，自上方垂直牛皮纸上的复丝样条，在距牛皮纸边缘5mm左右的位置开始均匀注入1.0g树脂；
6.在下压板左右两侧各覆盖一层牛皮纸，与底部牛皮纸边缘对齐；
7.通过控制***，使下压板弹回至原位置；
8.通过控制***，使上压板下移至接触上牛皮纸；
9.设置加强装置的参数：温度85℃，升温速率50℃/min，压力8kN，时间45min；
10.固化结束后降温冷却，取出，备测试用。
本实施例中，整个制样工序需要操作工1名，用时1小时，样条合格率90％。
对比例1
以12k碳纤维样条为例：
1.在加强板上，保证好左右两侧间距，放置准备好的牛皮纸；
2.将树脂胶涂抹在左右两侧的牛皮纸上；
3.把样条垂直于牛皮纸，摆放在涂有树脂胶的位置；
4.在样条上面覆一层牛皮纸；
5.完成加强后，在上面盖一压板或者其他重物；
6.放入(85±1)℃烘箱中加热固化1h；
7.固化结束后降温冷却，取出，备测试用。
整个制样工序需要操作工1名，用时1.5小时，样条合格率100％。
通过对比例1与实施例1的对比可以看出，同样的碳纤维样条，对比例1的用时是实施例1的1.5倍，样条合格率提升10％。可见，实施例1制备样条的方法更快捷、合格率更高。
实施例2：
以48k碳纤维样条为例：
1.加强片宽度(即虚线间隔的距离)设定20mm的牛皮纸；
2.通过控制***，使加强装置下压板弹出，作为加强的工作平台；
3.在下压板左右两侧放置牛皮纸，宽度等同于下压板，边缘与下压板齐平；
4.将需加强的复丝样条放置于牛皮纸虚线处；
5.用注射器取加强树脂，自上方垂直牛皮纸上的复丝样条，在距牛皮纸边缘5mm左右的位置开始均匀注入1.6g树脂；
6.在下压板左右两侧各覆盖一层牛皮纸，与底部牛皮纸边缘对齐；
7.在加强装置的控制***，操作使下压板弹回至原位置；
8.操作控制***使上压板下移至接触上牛皮纸；
9.设置加强装置的参数：温度100℃，升温速率70℃/min，压力10kN，时间60min；
10.固化结束后降温冷却，取出，备测试用。
本实施例中，整个制样工序需要操作工1名，用时1.25小时，样条合格率80％。
对比例2
以48k碳纤维样条为例：
1.在加强板上，保证好左右两侧间距，放置准备好的牛皮纸；
2.将树脂胶涂抹在左右两侧的牛皮纸上；
3.把样条垂直于牛皮纸，摆放在涂有树脂胶的位置；
4.在样条上面覆一层牛皮纸；
5.完成加强后，在上面盖一压板或者其他重物；
6.放入(100±1)℃烘箱中加热固化1.5h；
7.固化结束后降温冷却，取出，备测试用。
整个制样工序需要操作工1名，用时2小时，样条合格率100％。
通过对比例2与实施例2的对比可以看出，同样的碳纤维样条，对比例2的用时是实施例2的1.6倍，样条合格率提升15％。可见，实施例2制备样条的方法更快捷、合格率更高。
惟以上所述者，仅为本发明的具体实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，故其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修改，皆应仍属本发明权利要求书涵盖之范畴。
Claims (5)
1.一种碳纤维复丝样条加强装置，其特征是，设有上压板、下压板、传动加压装置、传动装置、保温层和控制***，所述上压板、下压板、传动加压装置、传动装置设于所述保温层内，所述控制***与电脑相连；
所述传动加压装置用于带动上压板的上下移动且可以施加设定压力；
所述传动装置用于带动下压板前后移动；
所述保温层起到保护温场温度均匀性，无热量流失；
所述控制***可以控制温度、压力、时间、位移；
所述上压板用于加热、加压、上下移动；
所述下压板用于加热、放置样条、前后移动。
2.根据权利要求1所述的碳纤维复丝样条加强装置，其特征在于，所述上压板、下压板设有控制传感器，所述控制传感器用于感知和控制温度、压力、位移。
3.一种碳纤维复丝样条加强方法，其特征是，包括如下步骤：
(1)通过控制***，使加强装置下压板弹出，作为加强的工作平台；
(2)在下压板左右两侧放置牛皮纸，宽度等同于下压板，边缘与下压板齐平；
(3)将需加强的复丝样条放置于牛皮纸虚线处；
(4)用注射器取加强树脂，自上方垂直牛皮纸上的复丝样条，在牛皮纸边缘注入树脂；
(5)在下压板左右两侧各覆盖一层牛皮纸，与底部牛皮纸边缘对齐；
(6)通过控制***，使下压板弹回至原位置；
(7)通过控制***，使上压板下移至接触上牛皮纸；
(8)固化结束后降温冷却，取出，备测试用。
4.根据权利要求3所述的碳纤维复丝样条加强方法，其特征在于，所述步骤(4)中，在距牛皮纸边缘5mm的位置，开始均匀注入0.5～2.0g树脂。
5.根据权利要求3所述的碳纤维复丝样条加强方法，其特征在于，所述步骤(8)中，加强装置的参数：温度80～105℃，升温速率40～80℃/min，压力5～10kN，时间30～90min。
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