測試預(yù)浸料層間粘結(jié)性能的高速實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及復(fù)合材料自動鋪放技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種模擬自動鋪放過程中預(yù)浸料層間粘結(jié)性能測定的實(shí)驗(yàn)裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]自動鋪放技術(shù)利用數(shù)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)預(yù)浸料的自動鋪放、壓實(shí)、剪切和重送等加工能力的集成，是目前世界上自動化、數(shù)字化程度最高的復(fù)合材料低成本制造技術(shù)之一。自動鋪放技術(shù)在航空航天領(lǐng)域的快速發(fā)展，加快了鋪放材料體系和工藝技術(shù)的研宄步伐。
[0003]預(yù)浸料是自動鋪放的原材料，是自動鋪放技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的基礎(chǔ)。自動鋪放技術(shù)高速成形特性要求預(yù)浸料具有合適的粘結(jié)性能以便鋪貼在模具或上一層預(yù)浸料表面。實(shí)際鋪放過程中預(yù)浸料與模具表面的貼合僅有一層，預(yù)浸料層間的貼合是自動鋪放過程的最主要部分。
[0004]目前測定預(yù)浸料層間粘結(jié)性能的實(shí)驗(yàn)裝置存在裝置速度低、測量精度低、裝置制造成本高、無法與實(shí)際鋪放相結(jié)合等不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種測試預(yù)浸料層間粘結(jié)性能的高速實(shí)驗(yàn)裝置，固定在安裝架上，其特征在于:包括兩組對稱布置的實(shí)驗(yàn)裝置，每組實(shí)驗(yàn)裝置均包括放料裝置和牽引裝置，兩牽引裝置之間為剝離裝置，剝離裝置下方布置用于加熱待測預(yù)浸料的加熱裝置，剝離裝置的任一側(cè)布置測量裝置，測量裝置包括支架，支架上安裝張力檢測輥、張力傳感器；
[0006]剝離裝置和牽引裝置均包括兩個輥筒；在布置測量裝置的一側(cè)，待測預(yù)浸料一端纏繞在放料裝置上，另一端穿過剝離裝置兩輥筒間，經(jīng)測量裝置的張力檢測輥，再從牽引裝置兩輥筒間輸出；在另一側(cè)，待測預(yù)浸料一端纏繞在放料裝置上，另一端依次從剝離裝置兩輥筒間、牽引裝置兩輥筒間穿出。
[0007]進(jìn)一步，加熱裝置由紅外加熱燈、調(diào)壓器、電壓表、電流表、溫度顯示器、熱電阻、PLC控制器、旋轉(zhuǎn)編碼器連接組成。
[0008]進(jìn)一步，剝離裝置的兩個輥筒分別為硅橡膠輥和鋼輥，鋼輥兩端通過固定螺栓安裝在剝離支架上，硅橡膠輥軸通過腰孔安裝在剝離支架上，剝離氣缸安裝在硅橡膠輥一側(cè)可驅(qū)動硅橡膠輥向鋼輥一側(cè)有限位移，以壓緊兩輥筒間的待測預(yù)浸料。
[0009]進(jìn)一步，牽引裝置兩個輥筒分別為硅橡膠輥和鋼輥，鋼輥兩端通過固定螺栓安裝在牽引支架上，硅橡膠輥軸通過腰孔安裝在牽引支架上，牽引氣缸安裝在硅橡膠輥一側(cè)可驅(qū)動硅橡膠輥向鋼輥一側(cè)有限位移，以壓緊兩輥筒間的待測預(yù)浸料。
[0010]進(jìn)一步，兩牽引裝置曾中心對稱分布在剝離裝置兩側(cè)，其中一個牽引裝置的鋼輥通過聯(lián)軸器連接伺服電機(jī)，兩鋼輥通過同步帶由伺服電機(jī)驅(qū)動同步運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0011]進(jìn)一步，硅橡膠輥軸上安裝加壓輔助板，剝離氣缸或牽引氣缸通過加壓輔助板驅(qū)動娃橡膠棍。
[0012]進(jìn)一步，每組實(shí)驗(yàn)裝置包括一個料卷導(dǎo)向裝置，兩個料卷導(dǎo)向裝置分列于加熱裝置兩側(cè)，料卷導(dǎo)向裝置為帶有擋邊的鋼輥，待測預(yù)浸料先通過料卷導(dǎo)向裝置導(dǎo)向后再輸入剝離裝置兩輥筒之間。
[0013]一種測試預(yù)浸料層間粘結(jié)性能的高速實(shí)驗(yàn)裝置的實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于包括如下步驟:
[0014](a)將預(yù)浸料裁成預(yù)浸帶，纏繞在兩個放料裝置上；
[0015](b)根據(jù)自動鋪放過程中實(shí)際需要實(shí)現(xiàn)的速度，計(jì)算一次實(shí)驗(yàn)所需預(yù)浸帶的長度，并手動放卷一定長度的預(yù)浸帶，揭掉表面的背襯紙，貼上一定長度的PE薄膜，使兩條預(yù)浸帶處于松弛狀態(tài)；
[0016](c)當(dāng)剝離裝置和牽引裝置中的氣缸處于松動狀態(tài)時(shí)，將一條預(yù)浸帶從一側(cè)的放料裝置依次通過料卷導(dǎo)向裝置、剝離裝置兩輥筒間、牽引裝置兩輥筒間輸出，將另一條預(yù)浸帶從另一側(cè)的放料裝置依次通過料卷導(dǎo)向裝置、剝離裝置兩輥筒間、測量裝置、牽引裝置兩輥筒間輸出；
[0017](d)調(diào)節(jié)牽引氣缸的氣壓，壓緊硅橡膠輥與鋼輥間的預(yù)浸帶；
[0018](e)根據(jù)牽引裝置中伺服電機(jī)的速度，由PLC控制器計(jì)算輸出加熱裝置中的電壓，經(jīng)調(diào)壓器放大后控制紅外加熱燈的加熱功率，設(shè)置不同實(shí)驗(yàn)速度和電壓后，啟動裝置，測量裝置中的張力傳感器即可記錄實(shí)驗(yàn)過程中的剝離力；
[0019](f) 一次實(shí)驗(yàn)分兩個階段，先測覆PE膜部分預(yù)浸帶的剝離力，再測不覆PE膜部分預(yù)浸帶的剝離力，第二階段的剝離力與第一階段剝離力的差值，即表示預(yù)浸料層間粘結(jié)性能值。
[0020]本發(fā)明的有益效果:
[0021]I)結(jié)構(gòu)簡單:本發(fā)明中兩個牽引裝置呈中心對稱分布，設(shè)計(jì)時(shí)更方便，而且操作方便，人力時(shí)間投入少，更節(jié)約成本。
[0022]2)實(shí)驗(yàn)過程更接近實(shí)際鋪放:本發(fā)明中速度、溫度和壓力均接近真實(shí)鋪放情況，使得預(yù)浸料層間粘結(jié)性能的測量結(jié)果與實(shí)際情況誤差更小。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明實(shí)驗(yàn)裝置的方案圖；
[0024]圖2為本發(fā)明實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖3為本發(fā)明中的剝離裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖4為本發(fā)明中的測量裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖5為本發(fā)明中的靠近測量裝置一側(cè)的牽引裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖6為本發(fā)明中的靠近剝離裝置一側(cè)的牽引裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖中標(biāo)號名稱:1、放料裝置，2、料卷導(dǎo)向裝置，3、加熱裝置，4、剝離裝置，5、測量裝置，6、牽引裝置，7、同步帶，8、安裝架，9、硅橡膠輥，10、鋼輥，11、剝離氣缸，12、加壓輔助板，13、剝離支架，14、軸臺式張力傳感器，15、支架，16、張力檢測輥，17、牽引氣缸，18、牽引支架，19、同步帶輪，20、聯(lián)軸器，21、電機(jī)固定板，22、伺服電機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0030]為了闡明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。
[0031]如圖1和圖2所示，一種測試預(yù)浸料層間粘結(jié)性能的高速實(shí)驗(yàn)裝置，包括兩個放料裝置1、兩個料卷導(dǎo)向裝置2、加熱裝置3、剝離裝置4、測量裝置5以及兩個牽引裝置6，且所有裝置固定在安裝架8上。
[0032]所述的放料裝置I均由料盤、軸肩、擋圈和螺母組成，所述的料卷導(dǎo)向裝置2均由帶有擋邊的鋼輥組成；加熱裝置3由紅外加熱燈、調(diào)壓器、電壓表、電流表、溫度顯示器、熱電阻、PLC控制器和旋轉(zhuǎn)編碼器連接組成。
[0033]如圖3所示，剝離裝置4由硅橡膠輥9、鋼輥10、剝離氣缸11、加壓輔助板12和剝離支架13組成。