一种碳纤维集束制样装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种碳纤维集束制样装置，该碳纤维集束制样装置，包括：预压拉直组件、约束环组件和切边组件；预压拉直组件用于压紧并拉直形成碳纤维集束的碳纤维，以获得圆柱形的碳纤维集束；约束环组件包括：上约束环和下约束环；所述上约束环和下约束环为两个卡扣形式的半圆环，其对接后形成一个整圆作为约束环用于约束碳纤维集束；切边组件包括用于夹持约束环的夹持装置和用于对夹持后的碳纤维集束进行切边处理的刀具。通过预压拉直组件能够使碳纤维集束状态的平顺性、准直性更加符合实验要求；通过约束环能够使碳纤维集束试样得到精确的体积密度和外形尺寸；该制样装置能够极大的减小试样的制样环节对实验结果的干扰。

A sample making device of carbon fiber bundle

【技术实现步骤摘要】
一种碳纤维集束制样装置
技术涉及一种制样装置，具体涉及一种碳纤维集束制样装置。
技术介绍
碳纤维被誉为当今工业界综合性能最好的材料之一。它是一种化学组成中含碳元素质量分数在90％以上的新型碳材料。碳纤维及其改性复合材料已经广泛应用于航天航空、机械制造、纺织、化工、土木以及医疗卫生等许多领域，不论碳纤维本身还是其复合材料实际应用价值巨大。热导率是评价碳纤维热学特性的重要物性参数之一，准确测量得到碳纤维的轴向热导率对于开发、制备和评估不同热学特性的碳纤维及其复合材料具有重要的指导意义。材料的导热性能测试方法很多，大体可分为稳态法与瞬态法两大类。其中稳态法根据Fourier方程直接测量导热系数，但温度范围与导热系数范围较窄，主要适用于在中等温度下测量中低导热系数材料。瞬态法则应用范围较为宽广，尤其适合于高导热系数材料以及高温下的测试，其中发展最快、最具代表性、得到国际热物理学界普遍承认的方法是闪光法(FlashMethod)，亦称为激光法或激光闪射法。传统的碳纤维轴向导热性测量方法主要包括直流通电法、T形法、3ω法等电学方法。然而单根碳纤维径向尺寸过小(通常只有几微米)，且各项异性，直接准确测量单根碳纤维热导率有一定的难度。何凤梅等采用激光闪射法获得碳纤维热扩散率及导热系数，证实了激光闪射法测量碳纤维热扩散率的可行性。现行的国家标准GB/T22588—2008《闪光法测量热扩散系数或导热系数》等同采用ASTME1461—2001《StandardTestMethodforThermalDiffusivitybytheFlashMethod》。该测试方法适用于对基本上完全致密，均匀和各向同性的固体材料进行的测量，所述材料对所施加的能量脉冲是不透明的。然而，在某些情况中，用于多孔疏松试样时，也产生可接受的结果。所以，对于径向尺寸微小、各项异性的碳纤维，需要通过严格和适当的实验设计，适应与这些严格准则的某些偏差来进行碳纤维的轴向导热测试。ASTME1461—2013《StandardTestMethodforThermalDiffusivitybytheFlashMethod》要求测试试样通常为一个圆形的薄片，其前表面面积小于能量束的面积。通常情况下，测试试样的直径为10至12.5毫米(特殊情况下，直径小至6毫米，直径大至30毫米已有成功使用的报告)。最佳厚度取决于估计的热扩散率的大小，并且应该选择使得达到最大温度一半的时间在10至1000ms范围内。在更高的温度下需要更薄的试样以最小化热损失校正；然而，试样通常应该足够厚以代表测试材料。通常，厚度在1至6毫米范围内。因此，采用激光闪射法测试碳纤维轴向导热性能(热扩散率和导热系数)时，必须使碳纤维沿径向集束(多根轴向平行的碳纤维排列成圆柱状)，然后沿轴向截取一定长度制备成一个圆形的薄片试样，试样及其制备是应用闪光法测量热扩散系数的关键环节。目前，碳纤维集束制样主要以手工制样为主，也就是两人配合利用胶带将碳纤维缠绕成圆柱状，然后用刀具截取其中一段，用砂纸将两个端面磨平制成圆形的薄片，手工制样后的碳纤维束内部平顺性不足，有起毛、打捻的情况，试样紧实度随手劲变化而变化，无一定规律，影响测试结果的准确性。也有一些使用圆柱形夹持器进行碳纤维集束制样的文献和报道，但是也存在很大问题，要么碳纤维束难以穿入圆柱形夹持器内，要么制成的试样在外形尺寸精度上难以达到GB/T22588—2008和ASTME1461—2013所要求的标准，内部平顺性不足，而且不能够精准的确定碳纤维的填充率。
技术实现思路
有鉴于此，本技术提供一种碳纤维集束制样装置，采用该装置制备碳纤维集束试样能够极大的减小试样的制样环节对实验结果的干扰，保证实验环节的准确性和可重复性、便于后期对实验数据及实验结果的分析。所述的碳纤维集束制样装置包括：预压拉直组件、约束环组件和切边组件；所述预压拉直组件用于压紧并拉直形成碳纤维集束的碳纤维，以获得圆柱形的碳纤维集束；所述约束环组件包括：上约束环和下约束环；所述上约束环和下约束环为两个卡扣形式的半圆环，其对接后形成一个整圆作为约束环，圆柱形的碳纤维集束约束在约束环内；所述切边组件包括用于夹持约束有碳纤维集束的约束环的夹持装置和用于对夹持后的碳纤维集束进行切边处理以获得碳纤维集束试样的刀具。进一步的，所述预压拉直组件包括：第一支架、第二支架、两个T型压块、导轨、定位螺母、套筒及联接紧固件；所述第一支架和第二支架上均加工有贯穿其前后端面的U型槽，当第一支架和第二支架对接时，两个U型槽同轴相对；在所述第一支架和第二支架底部U型槽的左右两端分别加工有用于安装导轨的通孔，所述导轨穿过第一支架和第二支架底部的通孔后，将第一支架和第二支架串接在一起；所述导轨的一端通过联接紧固件固定所述第一支架上，另一端穿过所述第二支架后，在其伸出端上依次连接套筒和定位螺母；所述T型压块竖直部分的底部加工有半圆形凹槽，两个所述T型压块的竖直部分分别插入第一支架和第二支架上的U型槽内，T型压块竖直部分底部的半圆形凹槽与U型槽底部的半圆形内凹面对接，形成用于放置碳纤维集束的圆孔；两个所述T型压块分别通过联接紧固件和与之对应的支架固接。进一步的，所述切边组件中的夹持装置包括：手柄、支架管和压环；所述手柄为中空管结构，一端内圆周面加工有内螺纹；所述支架管一端具有与手柄内螺纹相配合的外螺纹，通过螺纹联接使手柄和支架管同轴连接；另一端为半圆形结构；所述压环为与支架管端部的半圆形结构半径一致的半圆形结构；所述支架管端部的半圆形结构和所述压环对接并固定后形成管状结构以夹持约束有碳纤维集束的约束环；所述支架管内部设置有用于对碳纤维集束进行轴向限位的轴肩。有益效果：该制样装置规范碳纤维集束试样的制备过程，通过预压拉直组件能够使碳纤维集束状态的平顺性、准直性更加符合实验要求；通过约束环能够使碳纤维集束试样得到精确的体积密度和外形尺寸；通过碳纤维集束试样装置切边组件，可以避免试样表面(砂眼，划痕，条纹)的不均匀性，采用该制样装置能够极大的减小试样的制样环节对实验结果的干扰，保证实验环节的准确性和可重复性、便于后期对实验数据及实验结果的分析，有利于用闪光法测量碳纤维轴向热扩散系数的应用于推广。附图说明图1为碳纤维集束制样装置预压拉直组件的结构示意图；图2为碳纤维集束制样装置预压拉直组件的左视图；图3为图2的A-A剖视图；图4为图2的B-B剖视图；图5为图2的C-C剖视图；图6为图2的D-D剖视图；图7为图3中I处的局部放大图；图8为上约束环结构示意图；图9为下约束环结构示意图；图10为上约束环与下约束环工作位置示意图；图11为上约束环定位部件示意图；图12为下约束环定位部件示意图；图13为切边组件中夹持装置的结构示意图；图14为拉直碳纤维束试样原理图；图15为装有上约束环的上约束换本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳纤维集束制样装置，其特征在于，包括：预压拉直组件、约束环组件和切边组件；/n所述预压拉直组件用于压紧并拉直形成碳纤维集束的碳纤维，以获得圆柱形的碳纤维集束；/n所述约束环组件包括：上约束环(15)和下约束环(16)；所述上约束环(15)和下约束环(16)为两个卡扣形式的半圆环，其对接后形成一个整圆作为约束环，圆柱形的碳纤维集束约束在约束环内；/n所述切边组件包括用于夹持约束有碳纤维集束的约束环的夹持装置和用于对夹持后的碳纤维集束进行切边处理以获得碳纤维集束试样的刀具。/n

【技术特征摘要】
1.一种碳纤维集束制样装置，其特征在于，包括：预压拉直组件、约束环组件和切边组件；
所述预压拉直组件用于压紧并拉直形成碳纤维集束的碳纤维，以获得圆柱形的碳纤维集束；
所述约束环组件包括：上约束环(15)和下约束环(16)；所述上约束环(15)和下约束环(16)为两个卡扣形式的半圆环，其对接后形成一个整圆作为约束环，圆柱形的碳纤维集束约束在约束环内；
所述切边组件包括用于夹持约束有碳纤维集束的约束环的夹持装置和用于对夹持后的碳纤维集束进行切边处理以获得碳纤维集束试样的刀具。


2.如权利要求1所述的碳纤维集束制样装置，其特征在于，所述预压拉直组件包括：第一支架(3)、第二支架(14)、两个T型压块(2)、导轨(6)、定位螺母(5)、套筒(17)及联接紧固件；
所述第一支架(3)和第二支架(14)上均加工有贯穿其前后端面的U型槽，当第一支架(3)和第二支架(14)对接时，两个U型槽同轴相对；在所述第一支架(3)和第二支架(14)底部U型槽的左右两端分别加工有用于安装导轨(6)的通孔，所述导轨(6)穿过第一支架(3)和第二支架(14)底部的通孔后，将第一支架(3)和第二支架(14)串接在一起；所述导轨(6)的一端通过联接紧固件固定所述第一支架(3)上，另一端穿过所述第二支架(14)后，在其伸出端上依次连接套筒(17)和定位螺母(5)；
所述T型压块(2)竖直部分的底部加工有半圆形凹槽，两个所述T型压块(2)的竖直部分分别插入第一支架(3)和第二支架(...

【专利技术属性】
技术研发人员：张裕祥，高峡，杨寅，李琴梅，刘伟丽，汪雨，赵新颖，汤庆峰，
申请(专利权)人：北京市理化分析测试中心，
类型：新型
国别省市：北京;11