本發明涉及一種碳纖維絲束展紗性測試裝置及測試方法。
背景技術:
碳纖維是一種含碳量超過90%的高性能纖維,具有高強高模、耐高溫、耐腐蝕、耐疲勞、導電導熱、熱膨脹系數低等一系列優異性能,是優良的先進復合材料增強體,廣泛應用于航空航天、武器裝備、工業、體育等領域。碳纖維單向預浸料是制備碳纖維增強復合材料重要的中間產品。在制備碳纖維單向預浸料工藝過程中,碳纖維絲束的展紗性能是一個重要指標,是生產符合預浸料面密度、克重、外觀無縫隙等性能指標要求的關鍵。因此,碳纖維絲束展紗性性能指標對于其生產和使用都具有重要意義。目前,對于碳纖維絲束展紗性測試,國內尚無專用的定量測試裝置,通常是在預浸料生產過程中進行定性檢測,但意義不大,不能從根本上解決碳纖維絲束展紗性對預浸料質量品質的影響。
技術實現要素:
本發明的目的是提供一種碳纖維絲束展紗性測試裝置及測試方法,能夠提高碳纖維的使用加工性能,解決現有技術中存在的不能從根本上解決碳纖維絲束展紗性對預浸料質量品質的影響的問題。
本發明的技術解決方案是:
一種碳纖維絲束展紗性測試裝置,包括支架、碳纖維供絲器、導輥組、纖維束牽引器和用于調節纖維束牽引器的牽引速度的轉速控制器,碳纖維供絲器、導輥組、纖維束牽引器和轉速控制器分別依次設于支架上,碳纖維供絲器設有碳纖維紗筒,纖維束牽引器設有收絲筒,導輥組包括上導輥組和下導輥組,上導輥組包括一個以上的上導輥,下導輥組包括一個以上的下導輥,上導輥均設于下導輥的上方,上導輥、下導輥由碳纖維供絲器向纖維束牽引器依次交替設置。
進一步地,支架的兩側設有用于調節上導輥或下導輥高度的調節孔。
進一步地,上導輥采用304L不銹鋼、316不銹鋼、316L不銹鋼中的一種制成的上導輥,下導輥采用304L不銹鋼、316不銹鋼、316L不銹鋼中的一種制成的下導輥。
一種使用上述的碳纖維絲束展紗性測試裝置測試碳纖維絲束展紗性的方法, 測試步驟如下:
步驟1、安裝碳纖維絲束:將纏有碳纖維絲束的紗筒安裝在碳纖維供絲器上,牽引碳纖維絲束穿過導輥并固定在纖維束牽引器的收絲筒上;
步驟2、安碳纖維絲束展紗性測試:調節轉速控制器使纖維束以2m/min~10m/min的速率運行,待與纖維束牽引器最近的導輥上纖維束的幅寬不變時,停止纖維束運行,測量該導輥上纖維束的展幅,同時測量纖維束通過的第一個導輥上的幅寬,分別記為碳纖維絲束在通過某個數量導輥、運行速度下的碳纖維絲束展紗后幅寬L1和展紗前幅寬l1;
步驟3、安重復步驟2進行不少于5次試驗,得到n個碳纖維絲束展紗前、后的幅寬ln和Ln,n為不小于5的自然數,分別取L1~Ln的平均值l1~ln的平均值記為碳纖維絲束在通過某個數量導輥、運行速度下的展紗后幅寬和展紗前幅寬;通過下面公式計算得到碳纖維絲束的展紗率:
本發明的有益效果是:該種碳纖維絲束展紗性測試裝置及測試方法,能夠快速準確并定量檢測碳纖維絲束的展紗性能,獲得碳纖維絲束展紗前后的幅寬及展紗率,提高了碳纖維制件的品質。
附圖說明
圖1是本發明實施例的結構示意圖;
其中:1-碳纖維供絲器,2-碳纖維絲束,3、5、7、9-上導輥,4、6、8-下導輥,10、11、12-調節孔,13-纖維束牽引器,14-轉速控制器。
具體實施方式
下面結合附圖詳細說明本發明的優選實施例。
一種碳纖維絲束展紗性測試裝置,如圖1,該測試裝置包括支架、安裝在支架上的導輥組、安裝在支架上的碳纖維供絲器1、安裝在支架上的纖維束牽引器13和轉速控制器14。碳纖維紗筒固定在碳纖維供絲器1上,碳纖維絲束2穿過支架上的導輥組后纏繞在纖維束牽引器13的收絲筒上,纖維束牽引器13上的驅動電機通過導線與轉速控制器14連接,由轉速控制器14控制纖維束牽引器13的牽引速度。
導輥組包括上導輥組和下導輥組,上導輥組包括一個以上的上導輥3、5、7、 9,下導輥組包括一個以上的下導輥4、6、8,上導輥3、5、7、9均設于下導輥4、6、8的上方,上導輥3、5、7、9、下導輥4、6、8由碳纖維供絲器向纖維束牽引器依次交替設置。
導輥組中上導輥3、5、7、9、下導輥4、6、8的材質為304L不銹鋼、316不銹鋼、316L不銹鋼中的一種,優選方案為316L不銹鋼。上導輥3、5、7、9、下導輥4、6、8的直徑為10mm~60mm,優選方案為20mm。導輥組中導輥數量為3~9個,優選方案為7個。導輥組中有部分導輥能夠沿著支架上的調節孔10、11、12上下垂直調整高度。其余導輥均為靜態輥。
使用如上所述的碳纖維絲束展紗性測試裝置測試碳纖維絲束展紗性的方法,其特征在于,測試步驟如下:
步驟1、安裝碳纖維絲束:將纏有碳纖維絲束2的紗筒安裝在碳纖維供絲器1上,牽引碳纖維絲束2穿過支架上的導輥組的導輥并固定在纖維束牽引器13的收絲筒上;
步驟2、碳纖維絲束展紗性測試:調節轉速控制器14使纖維束2以2m/min~10m/min的速度運行,待與纖維束牽引器13最近的導輥上纖維束2的幅寬不變時,停止纖維束2運行,測量該導輥上纖維束2的幅寬,同時測量纖維束2在通過的第一個導輥上的幅寬,分別記為碳纖維絲束2在通過某個數量導輥、運行速度下的展紗后幅寬L1和展紗前幅寬l1;
步驟3、重復步驟2進行不少于5次試驗,得到n個碳纖維絲束2展紗前、后的幅寬ln和Ln,n為不小于5的自然數,分別取L1~Ln的平均值l1~ln的平均值記為碳纖維絲束2在通過某個數量導輥、運行速度下的展紗后幅寬和展紗前幅寬。通過下面公式計算得到碳纖維絲束2的展紗率:
該種碳纖維絲束展紗性測試裝置及測試方法,能夠快速準確并定量檢測碳纖維絲束的展紗性能,獲得碳纖維絲束展紗前后的幅寬及展紗率,提高了碳纖維制件的品質。
實施例1
將纏有T700SC碳纖維絲束的紗筒安裝在碳纖維供絲器上,牽引碳纖維絲束 穿過支架上的導輥3~9共7個導輥,導輥材質為316L不銹鋼,直徑為20mm,將碳纖維絲束固定在纖維束牽引器的收絲筒上;調節轉速控制器使纖維束以4m/min的速度運行,待上導輥9上纖維束的幅寬不變時,停止纖維束運行,測量上導輥9和上導輥3上纖維束的幅寬分別記為碳纖維絲束在通過7個導輥、4m/min條件下的展紗后幅寬L1為14mm,展紗前幅寬l1為7mm;重復上述步驟再進行4次試驗,得到該碳纖維絲束展紗數據如下表1所示。
表1 T700SC展紗性測試結果
實施例2
將纏有T800HB碳纖維絲束的紗筒安裝在碳纖維供絲器上,牽引碳纖維絲束穿過支架上的導輥3~9共7個導輥,導輥材質為316L不銹鋼,直徑為20mm,將碳纖維絲束固定在纖維束牽引器的收絲筒上;調節轉速控制器使纖維束以4m/min的速度運行,待上導輥9上纖維束的幅寬不變時,停止纖維束運行,測量上導輥9和上導輥3上纖維束的幅寬分別記為碳纖維絲束在通過7個導輥、4m/min條件下的展紗后幅寬L1為6mm,展紗前幅寬l1為3mm;重復上述步驟再進行4次試驗,得到該碳纖維束展紗數據如下表2所示。
表2 T800HB展紗性測試結果