一種用于測試復(fù)合材料液體成型工藝過程的樹脂流動(dòng)前鋒的在線系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于測試復(fù)合材料液體成型工藝過程的樹脂流動(dòng)前鋒的在線系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括有壓力監(jiān)測子系統(tǒng)（1）和壓力敏感子系統(tǒng)；所述壓力敏感子系統(tǒng)由壓力敏感裝置（2）、A毛細(xì)管（5）和B毛細(xì)管（6）構(gòu)成；A毛細(xì)管（5）和B毛細(xì)管（6）分別安裝在壓力敏感裝置（2）。本發(fā)明設(shè)計(jì)的樹脂流動(dòng)前鋒在線測試系統(tǒng)與復(fù)合材料液體成型工藝中的真空模具（3）和真空泵（4）配合使用。該系統(tǒng)具有準(zhǔn)確性好、靈敏度高及成本低等優(yōu)點(diǎn)，且能夠應(yīng)用于在熱壓罐中進(jìn)行的樹脂膜熔滲成型工藝過程，從而優(yōu)化壓力與溫度等工藝條件。
【專利說明】一種用于測試復(fù)合材料液體成型工藝過程的樹脂流動(dòng)前鋒的在線系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種液體成型技術(shù)(LCM)的測試系統(tǒng)，更特別地說，是指一種用于測試復(fù)合材料液體成型工藝過程的樹脂流動(dòng)前鋒的在線系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]復(fù)合材料液體成型工藝(Liquid Composites Molding, LCM)是近30年發(fā)展起來的復(fù)合材料成型工藝之一。具有成本低、效率高、質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，成為各國關(guān)注和研究的焦點(diǎn)。復(fù)合材料液體成型工藝原理是將預(yù)先設(shè)計(jì)好的纖維增強(qiáng)材料鋪放在模具中，閉合模腔，將樹脂注入或真空抽入模腔中，依靠帶壓樹脂的流動(dòng)浸潤纖維并排除纖維中的氣體，加熱固化樹脂使復(fù)合材料成型。LCM工藝是一種重要的樹脂基復(fù)合材料成型方法，成型過程中樹脂對(duì)纖維的浸潤效果是影響產(chǎn)品質(zhì)量的重要因素。樹脂浸潤纖維的效果不理想容易導(dǎo)致復(fù)合材料內(nèi)部出現(xiàn)孔洞、干斑及局部貧膠等缺陷，嚴(yán)重降低產(chǎn)品質(zhì)量。因此在復(fù)合材料液體成型工藝過程中有必要實(shí)時(shí)監(jiān)測樹脂流動(dòng)前鋒，以此檢測樹脂對(duì)纖維的浸潤效果，了解成型過程中產(chǎn)生的問題并及時(shí)優(yōu)化工藝，從而保證產(chǎn)品質(zhì)量。目前用于樹脂流動(dòng)前鋒的在線測試技術(shù)可以分為非嵌入式和嵌入式兩種。非嵌入式測試技術(shù)有超聲監(jiān)測、熱譜及攝像等；嵌入式測試技術(shù)有光纖監(jiān)測、介電監(jiān)測、直流電監(jiān)測及溫度監(jiān)測等。嵌入式測試可以準(zhǔn)確監(jiān)測成型過程中的工藝信息，具有高的可靠性。
[0003]作為一種重要的液體成型工藝，樹脂膜熔滲成型工藝具有高效、性能高、樹脂選擇廣及增強(qiáng)材料選擇靈活等特點(diǎn)。該成型工藝過程通常在熱壓罐中進(jìn)行，熱壓罐的封閉性及其內(nèi)部高溫高壓特點(diǎn)導(dǎo)致樹脂膜熔滲成型工藝在線監(jiān)測難度增加，例如封閉性致使攝像監(jiān)測及光纖監(jiān)測不能進(jìn)行，高溫高壓特點(diǎn)致使溫度監(jiān)測及壓力監(jiān)測不能進(jìn)行。另外，在制造以碳纖維為增強(qiáng)體的樹脂基復(fù)合材料時(shí)，由于碳纖維本身的導(dǎo)電性致使介電監(jiān)測及直流電監(jiān)測不能進(jìn)行。總之，目前需要一種具有高的可行性與可靠性的在線測試系統(tǒng)，用于在熱壓罐環(huán)境中實(shí)現(xiàn)對(duì)樹脂膜熔滲成型工藝的實(shí)時(shí)監(jiān)測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供了一種能夠在線監(jiān)測復(fù)合材料液體成型工藝過程中樹脂流動(dòng)前鋒的實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過不同時(shí)間下的壓力變化來分析樹脂流動(dòng)的情況。在成型過程中，不同分布位置下A毛細(xì)管，其樹脂到達(dá)的時(shí)間是不同的；依該樹脂到達(dá)的時(shí)間，能夠體現(xiàn)樹脂流動(dòng)的速度和路徑。該系統(tǒng)具有準(zhǔn)確性好、靈敏度高及成本低等優(yōu)點(diǎn)，且能夠應(yīng)用于在熱壓罐中進(jìn)行的樹脂膜熔滲成型工藝過程，從而優(yōu)化壓力與溫度等工藝條件。
[0005]本發(fā)明是一種用于測試復(fù)合材料液體成型工藝過程的樹脂流動(dòng)前鋒的在線系統(tǒng)，該樹脂流動(dòng)前鋒在線測試系統(tǒng)是在現(xiàn)有的壓力監(jiān)測子系統(tǒng)(I)與復(fù)合材料成型中之間增加壓力敏感子系統(tǒng)；所述壓力監(jiān)測子系統(tǒng)(I)包括有一臺(tái)計(jì)算機(jī)，以及運(yùn)行在計(jì)算機(jī)中的在線監(jiān)測樹脂流動(dòng)前鋒模塊；通過計(jì)算機(jī)的顯示屏實(shí)時(shí)顯示出的溫度、壓力與樹脂流動(dòng)前鋒的關(guān)系參數(shù)、特性，從而優(yōu)化壓力與溫度等工藝條件。
[0006]所述壓力敏感子系統(tǒng)由壓力敏感裝置(2)、A毛細(xì)管(5)和B毛細(xì)管(6)構(gòu)成；
[0007]A毛細(xì)管(5)和B毛細(xì)管(6)分別安裝在壓力敏感裝置(2)上；
[0008]所述的樹脂流動(dòng)前鋒在線測試系統(tǒng)與復(fù)合材料液體成型工藝中的真空模具(3)和真空泵(4)配合使用；
[0009]A毛細(xì)管(5)的中間是第一通孔(5A)，該第一通孔(5A)用于輸送空氣；A毛細(xì)管
(5)的進(jìn)氣端(5C)安裝在轉(zhuǎn)接件(2B)的第三通孔(2B1)內(nèi)，A毛細(xì)管(5)的排氣端(5D)置于被加工復(fù)合材料制件中；
[0010]B毛細(xì)管(6)的中間是第二通孔(6A)，該第二通孔(6A)用于輸送空氣；B毛細(xì)管
(6)的進(jìn)氣端(6C)與外部的充分設(shè)備連接；B毛細(xì)管(6)的排氣端(6D)通過密封圈(2C)安裝在中空管(2D)的管壁通孔(2D2)內(nèi)；
[0011]壓力敏感裝置(2)由壓力傳感器(2A)、轉(zhuǎn)接件(2B)、密封圈(2C)和中空管(2D)組成；所述壓力傳感器(2A)敏感到的壓力信息Fn傳遞給壓力監(jiān)測子系統(tǒng)(I)；
[0012]中空管(2D)的一端設(shè)有A內(nèi)螺紋段(2D3)，中空管(2D)的另一端設(shè)有B內(nèi)螺紋段(2D4);中空管(2D)的管體上設(shè)有第四通孔(2D2);所述的A內(nèi)螺紋段(2D3)上螺紋連接有轉(zhuǎn)接件(2B)的螺紋段(2B2);所述的B內(nèi)螺紋段(2D4)上螺紋連接有壓力傳感器(2A)的螺紋段(2A1);所述的第四通孔(2D2)處通過密封圈(2C)密封安裝有B毛細(xì)鋼管(6)的排氣端(6D)；
[0013]轉(zhuǎn)接件(2B)上設(shè)有第三通孔(2B1)和螺紋段(2B2);轉(zhuǎn)接件(2B)的螺紋段(2B2)螺紋連接在中空管(2D)的B內(nèi)螺紋段(2D4)上；第三通孔(2B1)用于A毛細(xì)鋼管(5)的進(jìn)氣端(5A)穿過，穿過轉(zhuǎn)接件(2B)的第三通孔(2B1)的A毛細(xì)鋼管(5)的進(jìn)氣端(5A)置于中空管(2D)的空腔(2D1)內(nèi)。
[0014]①本系統(tǒng)可以對(duì)復(fù)合材料液體成型工藝過程中樹脂流動(dòng)前鋒進(jìn)行在線、實(shí)時(shí)、多路同時(shí)監(jiān)測。
[0015]②本系統(tǒng)具有良好的可靠性、準(zhǔn)確性、靈敏度、滿足實(shí)際工程上的要求。
[0016]③該測試系統(tǒng)適用范圍非常廣泛，包括樹脂傳遞模塑成型工藝、真空輔助成型、樹脂膜熔滲工藝等，適用于各種纖維、樹脂以及鋪層方式。
[0017]④該測試系統(tǒng)成本較低，壓力傳感器可以重復(fù)多次利用，操作簡單，不需要任何復(fù)雜或者特殊的輔助設(shè)備。
[0018]⑤該測試系統(tǒng)可以承受高溫高壓的成型環(huán)境，且可在封閉環(huán)境下使用，即可應(yīng)用于在熱壓罐中進(jìn)行的樹脂膜熔滲工藝。
[0019]⑥該系統(tǒng)可以通過直觀顯示成型過程中真空容器內(nèi)真空壓的變化情況，間接監(jiān)測樹脂流動(dòng)前鋒，由此檢測樹脂對(duì)纖維的浸潤效果，從而有效地優(yōu)化工藝參數(shù)，達(dá)到提高成型質(zhì)量的目標(biāo)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明樹脂流動(dòng)前鋒的在線測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
[0021]圖2是本發(fā)明壓力敏感子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
[0022]圖2A是本發(fā)明壓力敏感子系統(tǒng)的正視面結(jié)構(gòu)圖。[0023]圖2B是本發(fā)明壓力敏感裝置的剖視圖。
[0024]圖2C是本發(fā)明壓力敏感子系統(tǒng)的分解圖。
[0025]圖3是本發(fā)明A毛細(xì)管的結(jié)構(gòu)圖。
[0026]圖4是本發(fā)明B毛細(xì)管的結(jié)構(gòu)圖。
[0027]圖5是本發(fā)明樹脂流動(dòng)前鋒在線測試系統(tǒng)顯示界面示意圖。
[0028]圖5A是壓力與時(shí)間的曲線圖。
圖6是實(shí)施例1中纖維鋪層與樹脂流動(dòng)方向的示意圖。
[0029]圖7是實(shí)施例2中非均勻樹脂流動(dòng)前鋒在線測試X-Y面內(nèi)的示意圖。
[0030]圖8是實(shí)施例2中非均勻樹脂流動(dòng)前鋒在線測試Z方向上的示意圖。
[0031]
【權(quán)利要求】
1.一種用于測試復(fù)合材料液體成型工藝過程的樹脂流動(dòng)前鋒的在線系統(tǒng)，該樹脂流動(dòng)前鋒在線測試系統(tǒng)包括有壓力監(jiān)測子系統(tǒng)(1)，所述壓力監(jiān)測子系統(tǒng)(I)包括有一臺(tái)計(jì)算機(jī)，以及運(yùn)行在計(jì)算機(jī)中的在線監(jiān)測樹脂流動(dòng)前鋒模塊；其特征在于:該樹脂流動(dòng)前鋒在線測試系統(tǒng)還包括有壓力敏感子系統(tǒng)； 所述壓力敏感子系統(tǒng)由壓力敏感裝置(2)、A毛細(xì)管(5)和B毛細(xì)管(6)構(gòu)成； A毛細(xì)管(5)和B毛細(xì)管(6)分別安裝在壓力敏感裝置(2)上； 所述的樹脂流動(dòng)前鋒在線測試系統(tǒng)與復(fù)合材料液體成型工藝中的真空模具(3)和真空泵(4)配合使用； A毛細(xì)管(5)的中間是第一通孔(5A)，該第一通孔(5A)用于輸送空氣；A毛細(xì)管(5)的進(jìn)氣端(5C)安裝在轉(zhuǎn)接件(2B)的第三通孔(2B1)內(nèi)，A毛細(xì)管(5)的排氣端(5D)置于被加工復(fù)合材料制件中； B毛細(xì)管(6)的中間是第二通孔(6A)，該第二通孔(6A)用于輸送空氣；B毛細(xì)管(6)的進(jìn)氣端(6C)與外部的充分設(shè)備連接；B毛細(xì)管(6)的排氣端(6D)通過密封圈(2C)安裝在中空管(2D)的管壁通孔(2D2)內(nèi)； 壓力敏感裝置(2)由壓力傳感器(2A)、轉(zhuǎn)接件(2B)、密封圈(2C)和中空管(2D)組成；所述壓力傳感器(2A)敏感到的壓力信息Fn傳遞給壓力監(jiān)測子系統(tǒng)(I); 中空管(2D)的一端設(shè)有A內(nèi)螺紋段(2D3)，中空管(2D)的另一端設(shè)有B內(nèi)螺紋段(2D4);中空管(2D)的管體上設(shè)有第四通孔(2D2);所述的A內(nèi)螺紋段(2D3)上螺紋連接有轉(zhuǎn)接件(2B)的螺紋段(2 B2);所述的B內(nèi)螺紋段(2D4)上螺紋連接有壓力傳感器(2A)的螺紋段(2A1);所述的第四通孔(2D2)處通過密封圈(2C)密封安裝有B毛細(xì)鋼管(6)的排氣端(6D)； 轉(zhuǎn)接件(2B)上設(shè)有第三通孔(2B1)和螺紋段(2B2);轉(zhuǎn)接件(2B)的螺紋段(2B2)螺紋連接在中空管(2D)的B內(nèi)螺紋段(2D4)上；第三通孔(2B1)用于A毛細(xì)鋼管(5)的進(jìn)氣端(5A)穿過，穿過轉(zhuǎn)接件(2B)的第三通孔(2B1)的A毛細(xì)鋼管(5)的進(jìn)氣端(5A)置于中空管(2D)的空腔(2D1)內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測試復(fù)合材料液體成型工藝過程的樹脂流動(dòng)前鋒的在線系統(tǒng)，其特征在于:所述在線監(jiān)測樹脂流動(dòng)前鋒模塊用于可視化顯示出不同時(shí)間下的壓力變化，即壓力上升階段、壓力保持不變階段及壓力下降階段。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測試復(fù)合材料液體成型工藝過程的樹脂流動(dòng)前鋒的在線系統(tǒng)，其特征在于:A毛細(xì)管(5)的第一通孔(5A)的內(nèi)徑大于B毛細(xì)管(6)的中間是第二通孔(6A)的內(nèi)徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測試復(fù)合材料液體成型工藝過程的樹脂流動(dòng)前鋒的在線系統(tǒng)，其特征在于:A毛細(xì)管(5)的長度H5取值為IOOcm~500cm，A毛細(xì)管(5)的第一通孔(5A)的直徑d5取值為0.3mm~1.0mm，A毛細(xì)管(5)的管體(5B)的直徑D5取值為0.5mm~2.0mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測試復(fù)合材料液體成型工藝過程的樹脂流動(dòng)前鋒的在線系統(tǒng)，其特征在于:B毛細(xì)管(6)的長度H6取值為Icm~5cm，B毛細(xì)管(6)的第二通孔(6A)的直徑d6取值為0.05mm~0.2mm，B毛細(xì)管(6)的管體(6B)的直徑D6取值為0.4mm~·0.8mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測試復(fù)合材料液體成型工藝過程的樹脂流動(dòng)前鋒的在線系統(tǒng)，其特征在于:能夠用于監(jiān)測真空輔助成型工藝中的樹脂流動(dòng)情況分析。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測試復(fù)合材料液體成型工藝過程的樹脂流動(dòng)前鋒的在線系統(tǒng)，其特征在于:能夠用于監(jiān)測復(fù)合材料液體成型工藝中的樹脂流動(dòng)情況分析。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測試復(fù)合材料液體成型工藝過程的樹脂流動(dòng)前鋒的在線系統(tǒng)，其特征在于:能 夠用于監(jiān)測樹脂膜熔滲工藝中的樹脂流動(dòng)情況分析。
【文檔編號(hào)】B29C70/54GK103692667SQ201310643627
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月3日
【發(fā)明者】顧軼卓, 李敏, 李艷霞, 王紹凱, 馬緒強(qiáng), 張佐光 申請人:北京航空航天大學(xué)