一種含人工孔隙缺陷的rtm玻璃纖維復(fù)合材料板的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及了一種含人工孔隙缺陷的RTM玻璃纖維復(fù)合材料板的制作方法，具體涉及一種含有人工孔隙缺陷的RTM玻璃纖維復(fù)合材料板的制作方法及孔隙率的超聲測試方法。
【背景技術(shù)】
[0002]樹脂傳遞模塑法(RTM法)，是在一定的成型壓力下將一定比例的環(huán)氧樹脂和固化劑輸送到預(yù)先放入碳纖維或玻璃纖維增強(qiáng)材料的閉合模具中，浸漬模具中的增強(qiáng)材料，樹脂在一定的固化溫度下固化，固化完全后進(jìn)行脫模，得到成型良好制品的一種復(fù)合材料成型技術(shù)RTM以其制作成本低、成型速度快、產(chǎn)品質(zhì)量好、對環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)和先進(jìn)的工藝形式在國內(nèi)外受到日益廣泛的關(guān)注。
[0003]雖然RTM工藝的玻璃纖維復(fù)合材料有很多優(yōu)異的性能，但是在制作過程中也會產(chǎn)生一些缺陷，其中孔隙為其主要的且不可避免的缺陷類型。因此對RTM工藝產(chǎn)品孔隙率的檢測就是一項(xiàng)重要的研究工作。所以制作一種缺陷已知的RTM玻璃纖維復(fù)合材料，對比在缺陷數(shù)量、大小不同的情況下測得的孔隙率的情況是非常必要的。這更有利于了解當(dāng)測得一個(gè)以RTM工藝制作的缺陷未知的玻璃纖維復(fù)合材料的孔隙率時(shí)，其具體缺陷的情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明是為了制作一種含有已知人工孔隙缺陷的RTM玻璃纖維復(fù)合材料板，以便測試在人工孔隙缺陷數(shù)量、大小不同的情況下的孔隙率。更有利于了解當(dāng)測得一個(gè)以RTM工藝制作的缺陷未知的玻璃纖維復(fù)合材料的孔隙率時(shí)，其具體缺陷的情況。
[0005]本發(fā)明是通過以下幾個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)，一種含人工孔隙缺陷的RTM玻璃纖維復(fù)合材料板的制作方法，其特征在于方法步驟如下:
(1)RTM模具的設(shè)計(jì)與制作；
(2)不同的人工孔隙缺陷的制作；
(3)缺陷層的制作；
(4)含人工孔隙缺陷的復(fù)合材料板制作；
(5)后處理及孔隙率測試過程。
[0006]進(jìn)一步的，所述步驟(I)中RTM模具的設(shè)計(jì)與制作；模具由上下兩個(gè)面板組成，模具大小300*300111111，下面板槽長寬為200*200111111，槽深4.5111111，上面板有三個(gè)帶有內(nèi)螺紋灌注環(huán)氧樹脂的大孔和兩個(gè)無螺紋排氣小孔。
[0007]進(jìn)一步的，所述步驟(2)中人工孔隙缺陷的制作，將由樹脂、乳化劑、三乙烯四胺按比例100:8:13配成的混合試劑放入燒杯中，利用磁力攪拌器在溫度為45°C的情況下進(jìn)行攪拌25min，然后將其逐滴加入到由乙二醇、三乙烯四胺按比例為90:4.5配成的混合試劑中，先在溫度為50°C的情況進(jìn)行分離和成型，再在溫度為100°C的情況下進(jìn)行固化;最后放入烤箱2h進(jìn)行烘干，用不同尺寸的篩子按直徑進(jìn)行分類。
[0008]進(jìn)一步的，所述步驟(3)中缺陷層的制作，將相同大小的人工孔隙缺陷按照計(jì)劃數(shù)量排列成薄薄的一層鋪在進(jìn)行過脫模處理的下面板槽中，緩慢向其倒入由環(huán)氧樹脂、三乙烯四胺按比例100:12.4攪拌均勻制成的混合試劑中，使試劑剛好沒過小球;將模具放入溫度100°C的烘箱2h進(jìn)行固化后脫模，取出脫模后的缺陷層，裁成50*50mm大小。
[0009]進(jìn)一步的，所述步驟(4)中含人工孔隙缺陷的復(fù)合材料板制作，將裁剪好的玻璃纖維布和人工孔隙缺陷層放入加有脫模劑的模具中閉模;將環(huán)氧樹脂，三乙烯四胺，按比例100:12.4攪拌均勻，然后從樹脂注射孔中注入到模具中，注射壓力為0.15Mpa;在室溫下固化，待完全固化后進(jìn)行脫模，取出含有人工孔隙缺陷的RTM玻璃纖維復(fù)合材料板。
[0010]進(jìn)一步的，所述步驟(5)中后處理及孔隙率測試過程;將取出的玻璃纖維復(fù)合材料板切割成150*150_大小，然后通過用超聲的脈沖反射法測定板的聲速和聲衰減，用特征掃描成像的方法對RTM玻璃纖維復(fù)合材料板內(nèi)部進(jìn)行成像，最后用RAM-5000 SNAP非線性超聲測試系統(tǒng)測量已制作好RTM玻璃纖維復(fù)合材料的非線性系數(shù)，得到在人工孔隙缺陷數(shù)量或大小不同情況下RTM玻璃纖維復(fù)合材料板的孔隙率。
[0011]進(jìn)一步的，在其他條件一樣的情況下，分別改變?nèi)斯た紫度毕輰又腥斯た紫度毕莸拇笮』蛘邤?shù)量，重復(fù)以上步驟，得到人工孔隙缺陷不同的RTM復(fù)合材料板，并對其進(jìn)行孔隙率的測試。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:
(I)可以很好的掌握RTM工藝并制作出一種含有已知人工孔隙缺陷的RTM玻璃纖維復(fù)合材料板。
[0013](2)為以后RTM工藝的玻璃纖維復(fù)合材料的聲學(xué)性能的測量提供試樣。
[0014](3)為以后測試RTM工藝的玻璃纖維復(fù)合材料的孔隙率時(shí)可估計(jì)對應(yīng)孔隙率情況下的缺陷情況。
【附圖說明】
[0〇15]圖1所示是RTM工藝模具上面板的示意圖。
[0016]圖2所示是RTM工藝模具上面板的示意圖。
[0017]圖3所示是人工孔隙缺陷制作的流程圖。
[0018]圖4所示時(shí)人工孔隙缺陷已知的RTM玻璃纖維復(fù)合材料板的制作流程。
[0019]圖5所示是復(fù)合材料試樣非線性測試圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020](I)將由樹脂、乳化劑、三乙烯四胺按比例100:8:13配成的混合試劑放入燒杯中，利用磁力攪拌器在溫度為45°C的情況下對其進(jìn)行攪拌，然后將其逐滴加入到由乙二醇、三乙烯四胺按比例為90:4.5配成的混合試劑中，先在溫度為50°C的情況進(jìn)行分離和成型，再在溫度為100°C的情況下進(jìn)行固化。最后放入烤箱2h進(jìn)行烘干，用不同尺寸的篩子按直徑進(jìn)行分類。
[0021](2)將做好的相同大小的人工孔隙缺陷按照計(jì)劃數(shù)量排列成薄薄的一層鋪在進(jìn)行過脫模處理的下面板槽中，緩慢向其倒入由環(huán)氧樹脂、三乙烯四胺按比例100:12.4攪拌均勻制成的混合試劑中，使試劑剛好沒過小球。將模具放入溫度100°C的烘箱2h進(jìn)行固化后脫模，取出脫模后的缺陷層，裁成50*50mm大小。
[0022](3)將玻璃纖維布裁剪成250*250mm大小若干塊與缺陷層一起鋪到經(jīng)過脫模處理的的RTM模具中，用螺栓緊固模具密封。將環(huán)氧樹脂，固化劑三乙烯四胺按100:12.4的比例在室溫下混合5min，混合均勻再在115°C的溫度下抽真空直至體系內(nèi)氣泡完全消失。閉模后將樹脂從注射孔中注入到模具中，注射壓力為0.15MPa，注射溫度為45°C。注射完樹脂后將模具放在室溫下進(jìn)行固化，然后進(jìn)行脫模，取出含有人工缺陷的RTM復(fù)合材料板。
[0023](4)將制作好的含有人工孔隙缺陷的RTM復(fù)合材料板切割成150*150mm大小，然后通過用超聲的脈沖反射法測定板的聲速和聲衰減，用特征掃描成像的方法對RTM玻璃纖維復(fù)合材料板內(nèi)部進(jìn)行成像，最后用RAM-5000 SNAP非線性超聲測試系統(tǒng)測量復(fù)合材料的非線性系數(shù)，得到人工孔隙缺陷不同情況下RTM玻璃纖維材料板的孔隙率。
[0024](5)在其他條件一樣的情況下，分別改變?nèi)斯た紫度毕輰又腥斯た紫度毕莸拇笮』蛘邤?shù)量，重復(fù)以上步驟，得到人工孔隙缺陷不同的RTM玻璃纖維復(fù)合材料板，并對其進(jìn)行孔隙率的測試。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種含人工孔隙缺陷的RTM玻璃纖維復(fù)合材料板的制作方法，其特征在于方法步驟如下: (1)RTM模具的設(shè)計(jì)與制作； (2)不同的人工孔隙缺陷的制作； (3)缺陷層的制作； (4)含人工孔隙缺陷的復(fù)合材料板制作； (5)后處理及孔隙率測試過程。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含人工孔隙缺陷的RTM玻璃纖維復(fù)合材料板的制作方法，其特征在于:所述步驟(I)中RTM模具的設(shè)計(jì)與制作;模具由上下兩個(gè)面板組成，模具大小300*300臟，下面板槽長寬為200*200111111，槽深4.5111111，上面板有三個(gè)帶有內(nèi)螺紋灌注環(huán)氧樹脂的大孔和兩個(gè)無螺紋排氣小孔。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含人工孔隙缺陷的RTM玻璃纖維復(fù)合材料板的制作方法，其特征在于:所述步驟(2)中人工孔隙缺陷的制作，將由樹脂、乳化劑、三乙烯四胺按比例100:8:13配成的混合試劑放入燒杯中，利用磁力攪拌器在溫度為45°C的情況下進(jìn)行攪拌25min，然后將其逐滴加入到由乙二醇、三乙烯四胺按比例為90:4.5配成的混合試劑中，先在溫度為50°C的情況進(jìn)行分離和成型，再在溫度為100°C的情況下進(jìn)行固化;最后放入烤箱2h進(jìn)行烘干，用不同尺寸的篩子按直徑進(jìn)行分類。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種含人工孔隙缺陷的RTM玻璃纖維復(fù)合材料板的制作方法，其特征在于:所述步驟(3)中缺陷層的制作，將相同大小的人工孔隙缺陷按照計(jì)劃數(shù)量排列成薄薄的一層鋪在進(jìn)行過脫模處理的下面板槽中，緩慢向其倒入由環(huán)氧樹脂、三乙烯四胺按比例100:12.4攪拌均勻制成的混合試劑中，使試劑剛好沒過小球;將模具放入溫度100°C的烘箱2h進(jìn)行固化后脫模，取出脫模后的缺陷層，裁成50*50mm大小。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種含人工孔隙缺陷的RTM玻璃纖維復(fù)合材料板的制作方法，其特征在于:所述步驟(4)中含人工孔隙缺陷的復(fù)合材料板制作，將裁剪好的玻璃纖維布和人工孔隙缺陷層放入加有脫模劑的模具中閉模;將環(huán)氧樹脂，三乙烯四胺，按比例100:12.4攪拌均勻，然后從樹脂注射孔中注入到模具中，注射壓力為0.15Mpa;在室溫下固化，待完全固化后進(jìn)行脫模，取出含有人工孔隙缺陷的RTM玻璃纖維復(fù)合材料板。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種含人工孔隙缺陷的RTM玻璃纖維復(fù)合材料板的制作方法，其特征在于:所述步驟(5 )中后處理及孔隙率測試過程;將取出的玻璃纖維復(fù)合材料板切割成150*150_大小，然后通過用超聲的脈沖反射法測定板的聲速和聲衰減，用特征掃描成像的方法對RTM玻璃纖維復(fù)合材料板內(nèi)部進(jìn)行成像，最后用RAM-5000 SNAP非線性超聲測試系統(tǒng)測量已制作好RTM玻璃纖維復(fù)合材料的非線性系數(shù)，得到在人工孔隙缺陷數(shù)量或大小不同情況下RTM玻璃纖維復(fù)合材料板的孔隙率。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種含人工孔隙缺陷的RTM玻璃纖維復(fù)合材料板的制作方法，屬于無損檢測領(lǐng)域。本發(fā)明講述了制作人工孔隙缺陷并將其添加到RTM玻璃纖維復(fù)合材料板中的方法。本發(fā)明的方法有：RTM模具的制作、人工孔隙缺陷的制作、缺陷層的制作、含人工孔隙缺陷的復(fù)合材料板制作、后處理及孔隙率測試過程。本方法的意義在于制作一種已知缺陷大小及位置的RTM玻璃纖維復(fù)合材料板，并測試和對比在人工孔隙缺陷數(shù)量相同但大小不同情況下的孔隙率和人工孔隙缺陷大小相同但數(shù)量不同情況下的孔隙率。這對RTM工藝的改進(jìn)以及孔隙缺陷的測試有很大的指導(dǎo)作用。
【IPC分類】G01N1/28, G01N15/08
【公開號】CN105547790
【申請?zhí)枴緾N201610139498
【發(fā)明人】陸銘慧, 張毅萍, 劉磨, 王俊東, 張雪松, 劉勛豐
【申請人】南昌航空大學(xué)
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2016年3月11日