CN111044426B - 一种孔隙率对比试块的制造方法及孔隙率对比试块 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种孔隙率对比试块的制造方法及孔隙率对比试块，属于复合材料无损检测技术领域。制造方法包括如下步骤：S1、计算可溶性预埋丝所需的根数n和所需的总量T；S2、铺设预浸料并按照预埋方式在预浸料内埋设总量为T的可溶性预埋丝；S3、固化预浸料形成复合材料试板；S4、采用物理方法将可溶性预埋丝从复合材料试板内溶出以形成孔隙；S5、对复合材料试板进行封边以形成孔隙率对比试块。通过采用可溶性预埋丝作为预埋物，并在预浸料固化完成后采用物理方法将预埋物溶出形成孔隙，不仅提高了孔隙的均匀性，且能避免无法消除的预埋物对孔隙率对比试块的超声衰减特性产生干涉，提高了孔隙率对比试块的制造精度和后续的检测精度。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料无损检测技术领域，尤其涉及一种孔隙率对比试块的制造方法及使用该制造方法制造的孔隙率对比试块。
背景技术
孔隙是复合材料生产制造过程中最常见的一种内部质量缺陷，其在复合材料层压结构的树脂层以及炭纤维层内均会出现。孔隙是一种多个气孔组成的密集形气体空洞集群，单个气孔的直径一般在1μm-100μm之间，形态多为圆形、椭圆形或者梭形。复合材料中孔隙体积与复合材料的体积的百分比即为孔隙率，孔隙率是一个能够直接反应复合材料中孔隙缺陷密集程度的指标，也是复合材料在进行无损检测时的一个重要检测部分，对复合材料孔隙率的控制对于后续制件的质量提升、工艺改进具有非常重要和积极的作用。
现有技术一般通过对孔隙率对比试块和复合材料的超声信号衰减特性进行对比，从而实现对复合材料孔隙率的检测。为了提高孔隙率对比试块的制造成功率和精度，降低制造成本，现有的孔隙率对比试块一般通过在其内预埋丝束状、中空管状等不可消除的外来物来形成均匀的孔隙，并借助预埋物的超声衰减特性实现超声信号的衰减。但是由于预埋物留在孔隙率对比试块中无法消除，对孔隙率对比试块的超声衰减特性产生影响，从而导致引入这种预埋物的超声衰减与复合材料中的实际存在的孔隙的超声衰减存在本质区别，进而对复合材料内孔隙率的评判造成极大的影响，使检测精度较低。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种孔隙率对比试块的制造方法，能够有效地提高孔隙率对比试块的孔隙分布均匀性和检测精度。
本发明的另一个目的在于提供一种孔隙率对比试块，该孔隙率对比试块孔隙均匀性高，制作精度高，检测精度高。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种孔隙率对比试块的制造方法，包括如下步骤：
S1:根据
计算可溶性预埋丝所需的根数n，并根据T＝n*a计算所述可溶性预埋丝所需的总量T；
其中b代表孔隙率对比试块的预设宽度，h代表所述孔隙率对比试块的预设厚度，A％代表孔隙率，d代表所述可溶性预埋丝的直径，a代表所述孔隙率对比试块的预设长度；
S2：铺设预浸料，并按照预埋方式在所述预浸料内埋设总量为T的所述可溶性预埋丝；
S3：固化所述预浸料，形成复合材料试板；
S4：采用物理方法将所述可溶性预埋丝从所述复合材料试板内溶出以形成孔隙；
S5：对所述复合材料试板进行封边以形成所述孔隙率对比试块。
作为优选，所述步骤S4中的物理方法包括加热所述复合材料试板直至达到所述可溶性预埋丝的熔点，待所述可溶性预埋丝熔化后，采用抽真空将所述可溶性预埋丝从所述复合材料试板中吸出。
作为优选，所述步骤S4和所述步骤S5之间还包括：
清洗所述孔隙。
作为优选，采用超声波清洗所述孔隙。
作为优选，所述步骤S5之后还包括：
S6：检测所述孔隙率对比试块的所述孔隙的均匀性。
作为优选，利用超声C扫描对所述孔隙率对比试块的所述孔隙的均匀性进行检测。
作为优选，所述步骤S2中的预埋方式为将n根所述可溶性预埋丝并排平行铺设。
作为优选，所述步骤S2中的铺设预浸料为将n根所述可溶性预埋丝编制成网状结构后铺设。
作为优选，所述步骤S5中的封边为采用固化树脂涂覆在所述复合材料试板的表面以封堵所述孔隙的两端。
一种孔隙率对比试块，使用上述的孔隙率对比试块的制造方法制成。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种孔隙率对比试块的制造方法，该制造方法包括如下步骤：S1、计算可溶性预埋丝所需的根数n和所需的总量T；S2、铺设预浸料，并按照预埋方式在预浸料内埋设总量为T的可溶性预埋丝；S3、固化预浸料形成复合材料试板；S4、采用物理方法将可溶性预埋丝从复合材料试板内溶出以形成孔隙；S5、对复合材料试板进行封边以形成孔隙率对比试块。该制造方法通过采用可溶性预埋丝作为预埋物，并在预浸料固化完成后采用物理方法将预埋物溶出形成孔隙，不仅在极大程度上提高了孔隙形成的均匀性，且能够避免无法消除的预埋物对孔隙率对比试块的超声衰减特性产生干涉，有利于提高孔隙率对比试块的制造精度和后续的检测精度。
附图说明
图1是本发明所提供的孔隙率对比试块的制造方法的流程图；
图2是本发明所提供的孔隙率对比试块中预浸料和可溶性预埋丝的结构示意图。
图中：
1、可溶性预埋丝；2、预浸料。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
本实施例提供了一种孔隙率对比试块的制造方法，如图1所示，该制造方法包括如下步骤：
S1:根据
计算可溶性预埋丝1所需的根数n，并根据T＝n*a计算可溶性预埋丝1所需的总量T；其中b代表孔隙率对比试块的预设宽度，h代表孔隙率对比试块的预设厚度，A％代表孔隙率，d代表可溶性预埋丝1的直径，a代表孔隙率对比试块的预设长度；
S2：铺设预浸料2，并按照预埋方式在预浸料2内埋设总量为T的可溶性预埋丝1；
S3：固化预浸料2，形成复合材料试板；
S4：采用物理方法将可溶性预埋丝1从复合材料试板内溶出以形成孔隙；
S5：对复合材料试板进行封边以形成孔隙率对比试块。
相较于现有技术中通过预埋丝束状、中空管状等不可消除的外来物来形成孔隙，本申请通过采用可溶性预埋丝1作为预埋物，能够在将可溶性预埋丝1埋设在预浸料2且预浸料2固化完成形成复合材料试板后将可溶性预埋丝1溶解消除，仅留下容纳可溶性预埋丝1的孔隙。该种制造方法不仅有利于提高孔隙率对比试块上孔隙形成的均匀性，且孔隙率对比试块的制造难度低，孔隙率对比试块的制造成功率高，还能够避免预埋物无法消除对孔隙率对比试块的超声衰减特性产生干涉，有利于提高孔隙率对比试块的制造精度和后续的检测精度，且该制造方法的可重复性较高，对于制造成系列的孔隙率对比试块具有重要意义，例如利用该制造方法可以制造孔隙率为1％、2％、3％等呈等差数列依次递增的孔隙率对比试块。此外，通过物理方法将可溶性预埋丝1溶解消除不易损坏预浸料2，有利于提高孔隙率对比试块的成型精度。
进一步地，在步骤S1之前，还需要确定可溶性预埋丝1的具体材质，在本实施例中，选择具有可溶性的纤维丝作为预埋丝，例如可以选用聚酯纤维制成的纤维丝。聚酯纤维具有良好的抗皱性和保形性，当预埋在预浸料2中时，不易发生变形，有利于形成均匀性较高、形状比较稳定的孔隙。
进一步地，在步骤S2中铺设预浸料2时，如图2所示，将呈片状的多块预浸料2间隔设置，并在相邻两块预浸料2之间按照实际设计的预埋方式设置可溶性预埋丝1。具体地，可以将n条可溶性预埋丝1平行间隔设置在两块预浸料2之间，也可以将n条可溶性预埋丝1编制成网状结构后设置在两块预浸料2之间。
待预浸料2和可溶性预埋丝1铺设完成后需要对预浸料2进行固化，以将预浸料2和可溶性预埋丝1形成一个整体，具体的固化方式在此不做限制，例如可以采用高温高压等实现。
待预浸料2和可溶性预埋丝1固化至预浸料2反应完成，形成稳定的复合材料试板后，选择采用物理方法将可溶性预埋丝1溶解，以在预浸料2内设置可溶性预埋丝1的位置形成孔隙。具体的，物理方法为对固化后的可溶性预埋丝1和预浸料2进行加热，直至加热温度到达可溶性预埋丝1的熔点，可溶性预埋丝1逐渐溶化后，利用抽真空的方法将可溶性预埋丝1从复合材料板中吸出从而形成孔隙。由于预浸料2和可溶性预埋丝1固化形成的复合材料试板性能十分稳定，因此在固化后将可溶性预埋丝1溶出能够保证形成形状和尺寸稳定的孔隙，有利于提高孔隙的均匀性。进一步地，为了保证该加热不会对固化后的复合材料试板产生影响，在本实施例中，可溶性预埋丝1需要选择熔点远低于复合材料试板的材料。在加热的时候，需要严格控制加热的温度、加热时间、压力真空度等参数，以便达到最好的溶解效果。
进一步地，为了避免可溶性预埋丝1溶解不彻底存在残留，从而影响孔隙率对比试块的性能以及危害使用者的使用安全，在步骤S4和步骤S5之间还可以对孔隙进行清洗，清洗的方法不做具体限定，例如可以采用超声波清洗等。
待孔隙清洗干净后，需要对复合材料试板进行封边以形成孔隙率对比试块。具体地，在本实施例中，封边选择采用固化树脂涂覆在复合材料试板的表面，从而将孔隙的两端封堵，进而确保孔隙率对比试块在进行超声检测时耦合液体不会进入孔隙内部，影响检测的精确性。
待孔隙率对比试块制作完成后，为了确保其满足设计要求，需要对孔隙率对比试块上孔隙的均匀性进行检测。具体地，检测方法可以采用超声C扫描，超声C扫描是将超声检测与微机控制和微机集合在一起以进行数据采集、存贮、处理、图像显示的技术。该检测方法技术已经很成熟，检测精度较高。如果检测符合设计要求，即可用于检测复合材料的孔隙率，如果检测不符合设计要求，则需要按照上述步骤重新制造，可重复性较高。
本实施例还提供了一种使用上述制造方法制成的孔隙率对比试块，该孔隙率对比试块孔隙分布均匀性好，孔隙率波动标准差能够控制在5％之内，在极大程度上提高了检测精度。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种孔隙率对比试块的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1:根据
计算可溶性预埋丝(1)所需的根数n，并根据T＝n*a计算所述可溶性预埋丝(1)所需的总量T；
其中b代表孔隙率对比试块的预设宽度，h代表所述孔隙率对比试块的预设厚度，A％代表孔隙率，d代表所述可溶性预埋丝(1)的直径，a代表所述孔隙率对比试块的预设长度；
S2：铺设预浸料(2)，并按照预埋方式在所述预浸料(2)内埋设总量为T的所述可溶性预埋丝(1)；
S3：固化所述预浸料(2)，形成复合材料试板；
S4：采用物理方法将所述可溶性预埋丝(1)从所述复合材料试板内溶出以形成孔隙；
S5：对所述复合材料试板进行封边以形成所述孔隙率对比试块。
2.根据权利要求1所述的孔隙率对比试块的制造方法，其特征在于，
所述步骤S4中的物理方法包括加热所述复合材料试板直至达到所述可溶性预埋丝(1)的熔点，待所述可溶性预埋丝(1)熔化后，采用抽真空将所述可溶性预埋丝(1)从所述复合材料试板中吸出。
3.根据权利要求1所述的孔隙率对比试块的制造方法，其特征在于，所述步骤S4和所述步骤S5之间还包括：
清洗所述孔隙。
4.根据权利要求3所述的孔隙率对比试块的制造方法，其特征在于，
采用超声波清洗所述孔隙。
5.根据权利要求1所述的孔隙率对比试块的制造方法，其特征在于，所述步骤S5之后还包括：
S6：检测所述孔隙率对比试块的所述孔隙的均匀性。
6.根据权利要求5所述的孔隙率对比试块的制造方法，其特征在于，
利用超声C扫描对所述孔隙率对比试块的所述孔隙的均匀性进行检测。
7.根据权利要求1所述的孔隙率对比试块的制造方法，其特征在于，
所述步骤S2中的预埋方式为将n根所述可溶性预埋丝(1)并排平行铺设。
8.根据权利要求1所述的孔隙率对比试块的制造方法，其特征在于，
所述步骤S2中的预埋方式为将n根所述可溶性预埋丝(1)编制成网状结构后铺设。
9.根据权利要求1所述的孔隙率对比试块的制造方法，其特征在于，
所述步骤S5中的封边为采用固化树脂涂覆在所述复合材料试板的表面以封堵所述孔隙的两端。
10.一种孔隙率对比试块，其特征在于，使用权利要求1-9中任一项所述的孔隙率对比试块的制造方法制成。
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