一种碳纤维拉伸性能测试的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拉伸性能测试的制样装置，包括：主体支架、安装在所述主体支架上的中心轴、至少两个绕丝架以及用于支撑绕丝架的固定杆和伸缩杆，所述固定杆和伸缩杆均一端与所述绕丝架固定，另一端固定在所述中心轴上，其中，至少有一个绕丝架通过伸缩杆支撑，至少有一个绕丝架通过固定杆支撑。本实用新型专利技术碳纤维拉伸性能测试的制样装置不仅能够大大减少制样时间，而且能够有效调节丝束张力，使得测试样品平直，保证测试样品均匀性，并最终保证测试结果的准确性。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及材料测试样品的制备装置领域，具体涉及一种碳纤维拉伸性能测试的制样装置。
技术介绍
碳纤维是指碳纤维含量在90%以上的无机材料纤维，它具有密度小、质量轻、高比强度、高比模量、热膨胀系数小、耐高温、耐磨损、耐腐蚀、耐疲劳等一系列的优异性能，因此广泛用在航空航天、体育休闲、民用等领域。碳纤维力学性能测试的内容主要包括拉伸强度、拉伸弹性模量、断裂伸长率、体密度、线密度等，其测试方法已经有国家标准GB/T 3362-2005碳纤维复丝拉伸性能测试方 法，在该测试标准中需要对碳纤维复丝进行浸胶预处理。美国标准ASTM D 4018碳纤维长丝和石墨纤维丝束性能的标准试验方法，日本标准JIS K7073-1988等国外标准中也均采用树脂预浸胶的方法测试碳纤维复丝拉伸强度。国家标准GB/T 3362-2005对测试过程中样品尺寸、使用浸胶树脂、试样中树脂含量、固化时温度及时间均有相应的规定及描述。该标准中介绍了手工法浸胶，即剪取500mm长的复丝，用手拿住两端进入胶液中浸胶，标准中规定测试样品为10个试样，因此使用手工法浸胶操作步骤复杂，耗时较长；同时手工浸胶时难以保证丝束具有相同的张力，容易造成丝束弯曲，并最终影响测试结果准确性。申请公布号为CN 102507283A的中国专利申请公开了一种12K复丝拉伸性能测试试样的制样与测试方法，包括1)配胶将质量比为100 45 150的TDE-85、粉末状DDM和丙酮混合均匀，得到胶液；2)浸胶采用缠绕机浸胶，缠绕机胶槽温度为20°C 35°C，力口热时间为15 30min，将配好的胶液倒入20°C 35°C胶槽内并保温10 30min使胶液达到20°C 35°C，对碳纤维复丝浸胶，得到浸胶后的碳纤维复丝，然后取下纱框，准备固化；3)固化将浸胶结束的碳纤维复丝在室温下放置5 25min后置于电热鼓风干燥箱中，分别在60°C、90°C和150°C时分别保温30 60min，完成了对浸胶后的碳纤维复丝的固化；4)固化结束后，将碳纤维复丝试样进行定长并装入试样袋内；5)待测试的碳纤维复丝试样用纱布和砂纸包裹进行测试。虽然该技术方案克服了手工制样不稳定的缺陷以及制样和测试周期相对较长的不足，但是其制样过程中采用缠绕机浸胶，不能控制碳纤维复丝的张力，容易使得碳纤维复丝受力不均匀，从而导致碳纤维复丝发生断裂。
技术实现思路
本技术提供了一种碳纤维拉伸性能测试的制样装置，通过该装置不仅能够大大减少制样时间，而且能够有效调节丝束张力，使得测试样品平直，保证测试样品均匀性，并最终保证测试结果的准确性。一种碳纤维拉伸性能测试的制样装置，包括主体支架、安装在所述主体支架上的中心轴、至少两个绕丝架以及用于支撑绕丝架的固定杆和伸缩杆，所述固定杆和伸缩杆均一端与所述绕丝架固定，另一端固定在所述中心轴上，其中，至少有一个绕丝架通过伸缩杆支撑，至少有一个绕丝架通过固定杆支撑。所述固定杆和伸缩杆均一端与绕丝架固定，另一端固定在中心轴上，从而使得绕丝架设置在中心轴外侧，在绕丝架上就可以缠绕碳纤维复丝。作为优选，所述固定杆和伸缩杆均与所述中心轴垂直，方便固定。所述绕丝架包括两根设有防滑缺口的绕丝杆，在碳纤维复丝的缠绕时，碳纤维复丝可以部分嵌入绕丝杆的防滑缺口中，从而有利于碳纤维复丝的固定。进一步优选，两根设有防滑缺口的绕丝杆与所述中心轴三者相互平行，从而有利于缠绕碳纤维复丝，稳定性好。所述的绕丝架可以为两个、三个、四个或者更多，通过设置绕丝架的个数、固定杆的长度、伸缩杆的长度以及固定杆和伸缩杆的夹角可以控制缠绕一圈时碳纤维复丝的长度。作为优选，所述固定杆和伸缩杆均为四根，设置在两个不同的垂直于所述中心轴的轴向的平面上，每个垂直于所述中心轴的轴向的平面设置两根固定杆和两根伸缩杆；所述绕丝架为四个，每个绕丝架由位于两个不同的垂直于所述中心轴的轴向的平面上的固定杆或者伸缩杆固定。即一个绕丝架由两根固定杆或者两根伸缩杆支撑，且这两根固定杆或者两根伸缩杆位于两个不同的垂直于所述中心轴的轴向的平面上。因而可以通过固定杆或者伸缩杆将绕丝架稳定地固定在中心轴上，方便碳纤维复丝的缠绕。进一步优选，每个垂直于所述中心轴的轴向的平面上的固定杆与伸缩杆交替设置且相互垂直，从而有利于缠绕在绕丝架的碳纤维复丝受力均匀，有利于制样，并且制备的测试样品能够准确进行碳纤维拉伸性能测试。所述固定杆和伸缩杆的长度决定了缠绕碳纤维复丝的长度，作为进一步优选，所述固定杆和伸缩杆的长度为145mm 290mm ;每个绕丝架中,两根设有防滑缺口的绕丝杆的间距为IOmm 50mm,方便稳定地缠绕。在方便缠绕碳纤维复丝的同时，能够满足碳纤维拉伸性能测试对碳纤维复丝长度的要求，并且能够更好地使得缠绕在绕丝架上的碳纤维复丝受力均匀。所述伸缩杆能够实现对碳纤维复丝的张力控制，作为优选，所述伸缩杆包括与所述绕丝架连接的内杆以及与所述中心轴连接的外管，所述内杆与外管间隙配合，所述外管内设有压紧弹簧，所述压紧弹簧一端顶紧所述中心轴，另一端顶紧所述内杆的端部，所述内杆上套设有内螺纹套，所述内杆伸入所述内螺纹套的一端设有限位凸起，使得不会从内杆上掉下，所述外管上设有与所述内螺纹套上的内螺纹相配的外螺纹。通过内螺纹套与外管的螺纹配合实现内杆和外管的连接，并且通过内螺纹套调节压紧弹簧的压紧程度，从而可以一定程度控制碳纤维复丝的张力。进一步优选，所述外管上设有导向孔，所述内杆上设有与该导向孔配合的凸块，从而使得内杆与外管沿导向路径进行伸缩。一种碳纤维拉伸性能测试的制样方法，采用本技术碳纤维拉伸性能测试的制样装置，能够大大降低制样时间，而且能够使得测试样品平直，保证样品均匀性，并最终保证测试结果的准确性。一种碳纤维拉伸性能测试的制样方法，包括以下步骤(a)将环氧树脂、固化剂和丙酮按质量比10 O. 5 2 10 30配成环氧树脂胶液；(b)将待测碳纤维复丝缠绕在绕丝架上，将缠绕好待测碳纤维复丝的绕丝架连同中心轴、固定杆和伸缩杆从主体支架上取下，在环氧树脂胶液浸胶O. 5min IOmin ；(c)浸胶完成后抖动绕丝架，然后将绕丝架连同中心轴、固定杆和伸缩杆一起放回主体支架上，再拭去多余胶液，调节伸缩杆控制浸胶后碳纤维复丝的张力，调节至碳纤维复丝平直；(d)将碳纤维拉伸性能测试的制样装置放进鼓风干燥箱进行烘干，在60°C 150°C烘干30min 120min，烘干结束后冷却，然后剪下固化的碳纤维复丝；(e)将固化的碳纤维复丝两端用牛皮纸固定制备加强片，并于5°C 40°C下放置5h 48h得到碳纤维拉伸性能测试的测试样品。步骤(a)中，将环氧树脂、固化剂和丙酮按质量比10 O. 8 I. 2 15 25配成环氧树脂胶液，该质量比下配制的环氧树脂胶液具有更加优异的固化性能。 所述的环氧树脂为E44型环氧树脂或者E51型环氧树脂，E44型环氧树脂、E51型环氧树脂均为通用牌号的环氧树脂，E44型环氧树脂和E51型环氧树脂可采用如蓝星新材料无锡树脂厂生产的产品。所述的固化剂为三乙烯四胺、二乙烯三胺等中的一种。选择上述的环氧树脂和固化剂有利于提高环氧树脂胶液的固化性能。所述的环氧树脂胶液配制完成后需置于密封器具内保存，而环氧树脂胶液从配制完成到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳纤维拉伸性能测试的制样装置，其特征在于，包括：主体支架、安装在所述主体支架上的中心轴、至少两个绕丝架以及用于支撑绕丝架的固定杆和伸缩杆，所述固定杆和伸缩杆均一端与所述绕丝架固定，另一端固定在所述中心轴上，其中，至少有一个绕丝架通过伸缩杆支撑，至少有一个绕丝架通过固定杆支撑。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李德宏，支建海，钱鑫，陈礼群，徐敏军，杨建行，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：实用新型
国别省市：