CN104199140B - 一种预埋光纤光栅复合材料层合板制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于复合材料结构成型工艺技术,涉及一种预埋光纤光栅复合材料层合板制造方法。本发明利用高温光纤在高温高压条件下,高温光纤涂覆层保存良好,仍然具有较好的韧性特点,将高温光纤与普通光纤光栅结合,将普通光纤光栅和部分高温光纤预埋于复合材料预成型结构中,能保证光栅传感功能、保证复合材料的结构性能的前提下,有效防止光纤在脱模、运输、加工过程中,轻易就容易断裂的缺点,提高预埋光纤光栅的成活率。
Description
技术领域
本发明属于复合材料结构成型工艺技术,涉及一种预埋光纤光栅复合材料层合板制造方法。
背景技术
光纤光栅传感器作为一种新型的传感器件,具有居多优点:如重量轻、精度高、抗干扰、易成网,实时监测复合材料层合结构的损伤状况和寿命预测。光纤传感技术现已经在民用领域得到了大量应用,部分已经应用到航空、航天结构的研制过程中。
将光纤光栅传感器预埋于复合材料层合板中,就可以对层合板进行感知与预测。然而,中温固化复合材料层合板结构,通常要进入热压罐,经过高温高压处理,热压罐中层合板结构的固化温度一般在80℃~120℃,固化压力在1~6个大气压。普通光纤在60℃左右表面的涂覆层就融化了。缺少保护层的光纤光栅很脆,在脱模、运输、加工过程中,轻易就容易断裂。特别是在光纤伸出复合材料层板的位置,由于复合材料层板刚度较大,柔性较小,容易在出口处产生应力集中,所以预埋光纤在复合材料出口处更容易折断。无法将光信号传入到复材结构内部并对复材进行状态和寿命监测。
传统的方法是直接将普通的光纤光栅从复材结构表面或断面引出,因为高温高压,普通光纤光栅表面涂覆层融化,融化涂覆层后的光纤光栅,具有在脱模、运输和加工中容易被折断的缺点;采用将保护套嵌入到复材中,光纤从保护套引出的方法,同样容易引起光纤在脱模、运输和加工中容易被折断。
发明内容
本发明的目的是提出一种防止预埋光纤复合材料结构,在脱模、运输、加工的过程中断裂,生产合格有效的预埋光纤光栅复合材料层合结构的制造方法。本发明的技术解决方案是,
(1)、根据复合材料预成型板的长度,截取一段长度小于复合材料预成型板长度的普通光纤光栅,
(2)、截取2段高温光纤,分别焊接于普通光纤光栅的两端,焊接时,首先将高温光纤置于酒精灯上烧烤,去除高温光纤焊接节点处的涂覆层,去除涂覆层后用酒精清洗,再与去除涂覆层后的普通光纤光栅焊接;
(3)、将焊接好的光纤光栅预埋于复合材料预成型板中,普通光纤光栅的光栅置于两个焊接节点之间,两个焊接节点均预埋在复合材料预成型板的中,高温光纤置于复合材料预成型板外,普通光纤光栅上按照设计需要再铺放预浸料;
(4)、将暴露于复合材料层合板外的高温光纤,用脱模薄膜A4000材料包覆;
(5)、按照通常的方法对预埋有光纤光栅的复合材料层合板进行封装、固化成型、脱模;脱模后,得到完好的预埋光纤复合材料层合板。
预埋在复合材料预成型板中的普通光纤光栅的数量大于1根时,暴露于复合材料预成型板外的每两根高温光纤之间采用脱模薄膜A4000材料隔离分开。
本发明具有的优点和有益效果,本发明利用高温光纤在高温高压条件下,高温光纤涂覆层保存良好,仍然具有较好的韧性特点,将高温光纤与普通光纤光栅结合,将普通光纤光栅和部分高温光纤预埋于复合材料预成型结构中,能保证光栅传感功能、保证复合材料的结构性能的前提下,有效防止光纤在脱模、运输、加工过程中,轻易就容易断裂的缺点,提高预埋光纤光栅的成活率。
本发明提出了一种预埋光纤光栅复合材料层合板制造工艺方法。这种方法利用高温光纤耐热性的特点,首先,采用普通的光纤光栅或采用普通光纤光栅焊接成串,根据需要截取一定的长度,其次,截取一定长度的高温光纤,将高温光纤和普通光纤光栅或光栅串焊接在一起,焊接前,将高温光纤置于酒精灯上烧烤,去除高温光纤焊接节点处的涂覆层,去除涂覆层后用酒精清洗。再次,将焊接好的光纤光栅预埋于复合材料层合板中,预埋时,需要注意将高温光纤和普通光纤的焊接点、普通光纤光栅都预埋包含在预成型板内。再次,将暴露于层合板外的光纤用脱模薄膜A4000材料隔离分开,对于1根光纤,可以用A4000材料直接包覆光纤进行隔离分开,对于多根光纤,可以对每根光纤分别包覆进行隔离,也可以按光纤层一次性进行隔离,最后,采用通常的方法对复合材料层合板封装、固化成型和脱模,得到预埋光纤光栅复合材料层合板。本发明对预埋光纤光栅的数量没有限制,突破了复合材料层合板预埋光纤光栅过程中,出口位置处光纤容易断裂的制造工艺瓶颈问题,促进光纤光栅传感器在复合材料层合结构中的工业应用。
附图说明
图1是本发明的示意平面图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细说明,
第一步、首先根据复合材料层合板5的长度,截取一定长度的普通光纤光栅2。
第二步、截取2段高温光纤1,并与上述的普通光纤光栅2焊接起来,焊接节点处4,焊接时,需要去除高温光纤和普通光纤的涂覆层,可以将高温光纤置于酒精灯上烧烤,去除涂覆层后用酒精清洗,普通光纤光栅的光栅3置于两个焊接节点之间。
第三步、将焊接好的光纤光栅预埋于复合材料层合板1中。预埋时,需要注意将高温光纤和普通光纤光栅的焊接点、普通光纤光栅都预埋包含在预成型板内。
第四步、将暴露于层合板外的高温光纤1,用脱模薄膜A4000材料3隔离分开,对于1根光纤,可以用A4000材料直接包覆光纤进行隔离分开,对于多根光纤,可以对每根光纤分别包覆进行隔离,也可以按光纤层采用A4000材料一次性进行隔离。
第五步、按照通常的方法对预埋有光纤光栅的复合材料层合板进行封装、固化成型;脱模后,得到完好的预埋光纤复合材料层合板结构。
实施例
以一块400×500×1.8(mm×mm×mm)预埋2根普通光纤光栅的10层复合材料层合板为例,说明采用本成型工艺的实施情况。
层合板铺层为(+45°/-45°/Fiber/0°/0°/90°/90°/0°/0°/Fiber/-45°/+45°)采用T700/BA9906-2预浸料,单层厚度0.15mm,Fiber表示铺设光纤光栅传感器,
首先,截取普通光纤光栅长度约为300mm。如图1所示。
其次,截取高温光纤光栅2段,长度约为500mm。并与上述的普通光纤光栅焊接起来。焊接时,需要去除高温光纤和普通光纤的涂覆层,可以将高温光纤置于酒精灯上烧烤,去除涂覆层后用酒精清洗。
再次,将焊接好的光纤光栅预埋于复合材料预成型板中。预埋时,需要注意将高温光纤和普通光纤的焊接点、普通光纤光栅都预埋包含在预成型板内。
再次,将暴露于层合板外的高温光纤用脱模薄膜A4000材料隔离分开。
最后,按照通常的方法对复合材料层合板进行封装、固化成型、脱模。
相关操作完成后,得到完好的预埋光纤复合材料层合结构。
Claims (2)
1.一种预埋光纤光栅复合材料层合板的制造方法,其特征是,
(1)、根据复合材料预成型板的长度,截取一段长度小于复合材料预成型板长度的普通光纤光栅,
(2)、截取2段高温光纤,分别焊接于普通光纤光栅的两端,焊接时,首先将高温光纤置于酒精灯上烧烤,去除高温光纤焊接节点处的涂覆层,去除涂覆层后用酒精清洗,再与去除涂覆层后的普通光纤光栅焊接;
(3)、将焊接好的光纤光栅放置在复合材料预成型板上,普通光纤光栅的光栅置于两个焊接节点之间,两个焊接节点均预埋在复合材料预成型板的中,高温光纤置于复合材料预成型板外,普通光纤光栅上按照设计需要再铺放预浸料;
(4)、将暴露于复合材料层合板外的高温光纤,用脱模薄膜A4000材料包覆;
(5)、对预埋有光纤光栅的复合材料层合板进行封装、固化成型、脱模;脱模后,得到完好的预埋光纤复合材料层合板。
2.根据权利要求1所述的一种预埋光纤光栅复合材料层合板制造方法,其特征是,预埋在复合材料预成型板中的普通光纤光栅的数量大于1根时,暴露于复合材料预成型板外的每两根高温光纤之间采用脱模薄膜A4000材料隔离分开。
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