CN103698169A - 一种用于碳纤维力学性能测试的制样设备 - Google Patents

Abstract

一种用于碳纤维力学性能测试的制样设备，包括卷绕架和支撑架：的卷绕架包括呈十字相交的第一支架和第二支架，其交点分别位于卷绕轴的两端，该卷绕轴两侧还分别设有固定钮；第一支架由两个互相平行的可调支撑柱和两根互相平行的卷绕辊端部固定而成，第二支架由两个互相平行的定长支撑柱和两根互相平行的卷绕辊端部固定而成；在第一支架的一根卷绕辊上通过橡圈固定有收集棒；卷绕轴摆放于所述的支撑架上。本发明实现多个碳纤维束丝试样连续制样，保证了各段碳纤维束丝具有均匀的上胶量，碳纤维束丝的树脂不会挂珠，保证了碳纤维束丝制样的有效性，提高了大K数碳纤维束丝力学性能测试制样的效率。

Description

一种用于碳纤维力学性能测试的制样设备

技术领域

本发明涉及材料测试技术领域，具体涉及一种用于碳纤维力学性能测试的制样设备。

背景技术

碳纤维是21世纪最具诱惑力的新型材料之一，现在市场上的碳纤维复丝根数有1K到24K不等，它具有质轻、高强度、高模量、耐高温、耐磨、耐腐蚀、抗疲劳、抗蠕变、导电、导热和远红外辐射等诸多优异性能。现已广泛应用于航天航空、纺织机械、石油化工、医药机械、建筑行业、文体用品、汽车、电信、电加热等高新技术领域。

1999年国际标准化组织（ISO）通过了碳纤维树脂浸渍纱线抗拉性能的测定束丝标准。当前，我国已有GB/T3362—2005碳纤维束丝拉伸性能的测试方法标准，即用树脂和固化剂固化碳纤维束丝，制成碳纤维束丝和树脂复合的碳纤维棒，用碳纤维棒作测试试样，反映碳纤维束丝的拉伸性能值，碳纤维棒的复合效果，直接影响碳纤维束丝拉伸性能的测试结果准确性。目前，市场上没有合理的机械制样机，手工制样不仅不适应大批量测试碳纤维束丝的需求，而且手工法是有局限的，即用手工法制得的6K以上碳纤维束丝的碳纤维棒，不能正确测得碳纤维束丝所具有的最大拉伸性能，从而影响生产工艺研究。鉴于上述两点，我们研究了碳纤维束丝测试方法，并成功地设计制作了一台碳纤维束丝的卷绕架，即将已浸渍的碳纤维束丝自动卷绕在卷绕架上，制得的碳纤维棒既能满足大批量碳纤维束丝的力学性能测试需要，又使测试结果正确反映碳纤维束丝应有的力学性能值。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种用于碳纤维力学性能测试的制样设备，不仅卷绕、固定已浸渍的碳纤维束丝，并在弹簧张力下完成已浸渍的1~12K碳纤维束丝的强伸性能测试试样的固化。

本发明的技术解决方案如下：

一种用于碳纤维力学性能测试的制样设备，其特点在于该制样设备包括卷绕架和支撑架。

所述的卷绕架包括呈十字相交的第一支架和第二支架，其交点分别位于卷绕轴的两端，该卷绕轴两侧还分别设有固定钮；所述的第一支架由两个互相平行的可调支撑柱和两根互相平行的卷绕辊端部固定而成，所述的第二支架由两个互相平行的定长支撑柱和两根互相平行的卷绕辊端部固定而成；在第一支架的一根卷绕辊上通过橡圈固定有收集棒；所述的卷绕轴摆放于所述的支撑架上。

所述的可调支撑柱上设有旋钮，旋钮内装有内置弹簧。

所述的可调支撑柱的长度为360mm~380mm。

所述的卷绕辊表面均匀分布有多个凸起，各凸起的间距为3mm—4.5mm，使卷绕时碳纤维束丝之间的间距保持在3mm—4.5mm。

所述的卷绕辊为空心圆柱体，内部由不锈钢圆柱填充。

所述的收集棒由配套的圆形圆棍和内凹形圆棍组成。

所述的可调支撑柱、定长支撑柱和支撑架由不锈钢材料制成。

与现有技术相比，本发明的有益效果是实现多个碳纤维束丝试样连续制样，保证了各段碳纤维束丝具有均匀的上胶量，保证了碳纤维束丝的树脂不会挂珠，保证了碳纤维束丝制样的有效性，使碳纤维束丝的力学性能测试结果有保障，提高了大K数碳纤维束丝力学性能测试制样的效率。

附图说明

图1是本发明用于碳纤维力学性能测试的制样设备的结构示意图。

图中：1-可调支撑柱；2-定长支撑柱；3-卷绕辊；4- 收集棒；5-支撑架； 6-固定钮；7-卷绕轴。

具体实施方案

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。

 请参阅图1，图1是本发明用于碳纤维力学性能测试的制样设备的结构示意图，如图所示，一种用于碳纤维力学性能测试的制样设备，包括卷绕架和支撑架5，所述的卷绕架包括呈十字相交的第一支架和第二支架，其交点分别位于卷绕轴7的两端，该卷绕轴7两侧还分别设有固定钮6；所述的第一支架由两个互相平行的可调支撑柱1和两根互相平行的卷绕辊3端部固定而成，所述的第二支架由两个互相平行的定长支撑柱2和两根互相平行的卷绕辊3端部固定而成；在第一支架的一根卷绕辊3上通过橡圈固定有收集棒4；所述的卷绕轴7摆放于所述的支撑架5上。可调支撑柱1上设有旋钮，旋钮内装有内置弹簧，可调支撑柱1的长度为360mm~380mm。所述的卷绕辊3表面均匀分布有多个凸起，各凸起的间距为3mm—4.5mm，低凹处宽度是3mm，突起凹处含档边的宽度是4.5mm，相邻间距间有一定距离的高低2mm错落，高间距处有0.75mm的挡边，使卷绕时碳纤维束丝之间的间距保持在3mm—4.5mm。卷绕辊的宽度可以根据需要调整。

卷绕辊3为空心圆柱体，内部由不锈钢圆柱填充。收集棒4为内凹形圆棍。可调支撑柱1、定长支撑柱2和支撑架5由不锈钢材料制成。

    本发明的具体使用方法如下：

1】 将可调支撑柱的内置弹簧处于受压状；

2】 将待测已浸渍碳纤维束丝的起始端固定在一固定钮上；

3】 在一定张力下卷绕已定长连接的多个已浸渍的12K以下（含12K）的碳纤维束丝，将碳纤维束丝卷绕成连续的四边形的方框；

4】在碳纤维丝束浸渍前，先将多个碳纤维丝束，在一定张力下，采用定长打结方法，连接多个试样的，单根碳纤维丝束的定长距离就是三圈卷绕架周长的定长长度， 使连接的碳纤维束丝连接结一并集中出现在一根卷绕辊上。用收集棒卷绕、收集连接结，并用橡圈固定收集棒与卷绕辊；

 5】 将已浸渍的碳纤维束丝的尾端固定在另一个固定钮内；

6】 将卷绕好碳纤维束丝的卷绕架放在支撑架上，旋松可调支撑柱的旋钮，使四个机械受压的弹簧改为受碳纤维束丝压制的受压状；

7】将一切就绪的卷绕架与支撑架一起放入烘箱内，并使卷绕架呈菱形状，使已浸渍的碳纤维束丝呈45℃倾斜状，与树脂在烘箱内固化复合；

8】根据需要制成多个的不同试样的碳纤维棒，每个试样可有4~12根不等。

Claims (7)

1.一种用于碳纤维力学性能测试的制样设备，其特征在于该制样设备包括卷绕架和支撑架（5）；

所述的卷绕架包括呈十字相交的第一支架和第二支架，其交点分别位于卷绕轴（7）的两端，该卷绕轴（7）两侧还分别设有固定钮（6）；所述的第一支架由两个互相平行的可调支撑柱（1）和两根互相平行的卷绕辊（3）端部固定而成，所述的第二支架由两个互相平行的定长支撑柱（2）和两根互相平行的卷绕辊（3）端部固定而成；在第一支架的一根卷绕辊（3）上通过橡圈固定有收集棒（4）；所述的卷绕轴（7）摆放于所述的支撑架（5）上。

2.根据权利要求1所述的用于碳纤维力学性能测试的制样设备，其特征在于，所述的可调支撑柱（1）上设有旋钮，旋钮内装有内置弹簧。

3.根据权利要求2所述的用于碳纤维力学性能测试的制样设备，其特征在于，所述的可调支撑柱（1）的长度为360mm~380mm。

4.根据权利要求1所述的用于碳纤维力学性能测试的制样设备，其特征在于，所述的卷绕辊（3）表面均匀分布有多个凸起，各凸起的间距为3mm—4.5mm。

5.根据权利要求4所述的用于碳纤维力学性能测试的制样设备，其特征在于，所述的卷绕辊（3）为空心圆柱体，内部由不锈钢圆柱填充。

6.根据权利要求1所述的用于碳纤维力学性能测试的制样设备，其特征在于，所述的收集棒（4）为内凹形圆棍。

7.根据权利要求1-6任一所述的用于碳纤维力学性能测试的制样设备，其特征在于，所述的可调支撑柱（1）、定长支撑柱（2）和支撑架（5）由不锈钢材料制成。

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