本發(fā)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(shù)：

碳纖維是一種含碳量超過90％的高性能纖維，具有高強(qiáng)高模、耐高溫、耐腐蝕、耐疲勞、導(dǎo)電導(dǎo)熱、熱膨脹系數(shù)低等一系列優(yōu)異性能，是優(yōu)良的先進(jìn)復(fù)合材料增強(qiáng)體，廣泛應(yīng)用于航空航天、武器裝備、工業(yè)、體育等領(lǐng)域。碳纖維單向預(yù)浸料是制備碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料重要的中間產(chǎn)品。在制備碳纖維單向預(yù)浸料工藝過程中，碳纖維絲束的展紗性能是一個重要指標(biāo)，是生產(chǎn)符合預(yù)浸料面密度、克重、外觀無縫隙等性能指標(biāo)要求的關(guān)鍵。因此，碳纖維絲束展紗性性能指標(biāo)對于其生產(chǎn)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(nèi)尚無專用的定量測試裝置，通常是在預(yù)浸料生產(chǎn)過程中進(jìn)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(yù)浸料質(zhì)量品質(zhì)的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)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(xiàn)有技術(shù)中存在的不能從根本上解決碳纖維絲束展紗性對預(yù)浸料質(zhì)量品質(zhì)的影響的問題。

本發(fā)明的技術(shù)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(dǎo)輥組、纖維束牽引器和用于調(diào)節(jié)纖維束牽引器的牽引速度的轉(zhuǎn)速控制器，碳纖維供絲器、導(dǎo)輥組、纖維束牽引器和轉(zhuǎn)速控制器分別依次設(shè)于支架上，碳纖維供絲器設(shè)有碳纖維紗筒，纖維束牽引器設(shè)有收絲筒，導(dǎo)輥組包括上導(dǎo)輥組和下導(dǎo)輥組，上導(dǎo)輥組包括一個以上的上導(dǎo)輥，下導(dǎo)輥組包括一個以上的下導(dǎo)輥，上導(dǎo)輥均設(shè)于下導(dǎo)輥的上方，上導(dǎo)輥、下導(dǎo)輥由碳纖維供絲器向纖維束牽引器依次交替設(shè)置。

進(jìn)一步地，支架的兩側(cè)設(shè)有用于調(diào)節(jié)上導(dǎo)輥或下導(dǎo)輥高度的調(diào)節(jié)孔。

進(jìn)一步地，上導(dǎo)輥采用304L不銹鋼、316不銹鋼、316L不銹鋼中的一種制成的上導(dǎo)輥，下導(dǎo)輥采用304L不銹鋼、316不銹鋼、316L不銹鋼中的一種制成的下導(dǎo)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(dǎo)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(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速控制器使纖維束以2m/min～10m/min的速率運(yùn)行，待與纖維束牽引器最近的導(dǎo)輥上纖維束的幅寬不變時，停止纖維束運(yùn)行，測量該導(dǎo)輥上纖維束的展幅，同時測量纖維束通過的第一個導(dǎo)輥上的幅寬，分別記為碳纖維絲束在通過某個數(shù)量導(dǎo)輥、運(yùn)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(fù)步驟2進(jìn)行不少于5次試驗(yàn)，得到n個碳纖維絲束展紗前、后的幅寬l_n和L_n，n為不小于5的自然數(shù)，分別取L₁～L_n的平均值l₁～l_n的平均值記為碳纖維絲束在通過某個數(shù)量導(dǎo)輥、運(yùn)行速度下的展紗后幅寬和展紗前幅寬；通過下面公式計(jì)算得到碳纖維絲束的展紗率：

本發(fā)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(zhǔn)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(zhì)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中：1-碳纖維供絲器，2-碳纖維絲束，3、5、7、9-上導(dǎo)輥，4、6、8-下導(dǎo)輥，10、11、12-調(diào)節(jié)孔，13-纖維束牽引器，14-轉(zhuǎn)速控制器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)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(dǎo)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(zhuǎn)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(dǎo)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(qū)動電機(jī)通過導(dǎo)線與轉(zhuǎn)速控制器14連接，由轉(zhuǎn)速控制器14控制纖維束牽引器13的牽引速度。

導(dǎo)輥組包括上導(dǎo)輥組和下導(dǎo)輥組，上導(dǎo)輥組包括一個以上的上導(dǎo)輥3、5、7、 9，下導(dǎo)輥組包括一個以上的下導(dǎo)輥4、6、8，上導(dǎo)輥3、5、7、9均設(shè)于下導(dǎo)輥4、6、8的上方，上導(dǎo)輥3、5、7、9、下導(dǎo)輥4、6、8由碳纖維供絲器向纖維束牽引器依次交替設(shè)置。

導(dǎo)輥組中上導(dǎo)輥3、5、7、9、下導(dǎo)輥4、6、8的材質(zhì)為304L不銹鋼、316不銹鋼、316L不銹鋼中的一種，優(yōu)選方案為316L不銹鋼。上導(dǎo)輥3、5、7、9、下導(dǎo)輥4、6、8的直徑為10mm～60mm，優(yōu)選方案為20mm。導(dǎo)輥組中導(dǎo)輥數(shù)量為3～9個，優(yōu)選方案為7個。導(dǎo)輥組中有部分導(dǎo)輥能夠沿著支架上的調(diào)節(jié)孔10、11、12上下垂直調(diào)整高度。其余導(dǎo)輥均為靜態(tài)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(dǎo)輥組的導(dǎo)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(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速控制器14使纖維束2以2m/min～10m/min的速度運(yùn)行，待與纖維束牽引器13最近的導(dǎo)輥上纖維束2的幅寬不變時，停止纖維束2運(yùn)行，測量該導(dǎo)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(dǎo)輥上的幅寬，分別記為碳纖維絲束2在通過某個數(shù)量導(dǎo)輥、運(yùn)行速度下的展紗后幅寬L₁和展紗前幅寬l₁；

步驟3、重復(fù)步驟2進(jìn)行不少于5次試驗(yàn)，得到n個碳纖維絲束2展紗前、后的幅寬l_n和L_n，n為不小于5的自然數(shù)，分別取L₁～L_n的平均值l₁～l_n的平均值記為碳纖維絲束2在通過某個數(shù)量導(dǎo)輥、運(yùn)行速度下的展紗后幅寬和展紗前幅寬。通過下面公式計(jì)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(zhǔn)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(zhì)。

實(shí)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(dǎo)輥3～9共7個導(dǎo)輥，導(dǎo)輥材質(zhì)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(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速控制器使纖維束以4m/min的速度運(yùn)行，待上導(dǎo)輥9上纖維束的幅寬不變時，停止纖維束運(yùn)行，測量上導(dǎo)輥9和上導(dǎo)輥3上纖維束的幅寬分別記為碳纖維絲束在通過7個導(dǎo)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(fù)上述步驟再進(jìn)行4次試驗(yàn)，得到該碳纖維絲束展紗數(shù)據(jù)如下表1所示。

表1 T700SC展紗性測試結(jié)果

實(shí)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(dǎo)輥3～9共7個導(dǎo)輥，導(dǎo)輥材質(zhì)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(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速控制器使纖維束以4m/min的速度運(yùn)行，待上導(dǎo)輥9上纖維束的幅寬不變時，停止纖維束運(yùn)行，測量上導(dǎo)輥9和上導(dǎo)輥3上纖維束的幅寬分別記為碳纖維絲束在通過7個導(dǎo)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(fù)上述步驟再進(jìn)行4次試驗(yàn)，得到該碳纖維束展紗數(shù)據(jù)如下表2所示。

表2 T800HB展紗性測試結(jié)果