[發(fā)明專利]一種用于測(cè)試復(fù)合材料液體成型工藝過(guò)程的樹(shù)脂流動(dòng)前鋒的在線系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310643627.4
• 申請(qǐng)日: 2013-12-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103692667A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 顧軼卓;李敏;李艷霞;王紹凱;馬緒強(qiáng);張佐光
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): B29C70/54
• 分類號(hào): B29C70/54
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實(shí)專利事務(wù)所 11121
• 代理人: 李有浩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種液體成型技術(shù)（LCM）的測(cè)試系統(tǒng)，更特別地說(shuō)，是指一種用于測(cè)試復(fù)合材料液體成型工藝過(guò)程的樹(shù)脂流動(dòng)前鋒的在線系統(tǒng)。?

背景技術(shù)

復(fù)合材料液體成型工藝（Liquid?Composites?Molding，LCM）是近30年發(fā)展起來(lái)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(guó)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(shù)脂注入或真空抽入模腔中，依靠帶壓樹(shù)脂的流動(dòng)浸潤(rùn)纖維并排除纖維中的氣體，加熱固化樹(shù)脂使復(fù)合材料成型。LCM工藝是一種重要的樹(shù)脂基復(fù)合材料成型方法，成型過(guò)程中樹(shù)脂對(duì)纖維的浸潤(rùn)效果是影響產(chǎn)品質(zhì)量的重要因素。樹(shù)脂浸潤(rùn)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(guò)程中有必要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)樹(shù)脂流動(dòng)前鋒，以此檢測(cè)樹(shù)脂對(duì)纖維的浸潤(rùn)效果，了解成型過(guò)程中產(chǎn)生的問(wèn)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(shù)脂流動(dòng)前鋒的在線測(cè)試技術(shù)可以分為非嵌入式和嵌入式兩種。非嵌入式測(cè)試技術(shù)有超聲監(jiān)測(cè)、熱譜及攝像等；嵌入式測(cè)試技術(shù)有光纖監(jiān)測(cè)、介電監(jiān)測(cè)、直流電監(jiān)測(cè)及溫度監(jiān)測(cè)等。嵌入式測(cè)試可以準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)成型過(guò)程中的工藝信息，具有高的可靠性。?

作為一種重要的液體成型工藝，樹(shù)脂膜熔滲成型工藝具有高效、性能高、樹(shù)脂選擇廣及增強(qiáng)材料選擇靈活等特點(diǎn)。該成型工藝過(guò)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(shù)脂膜熔滲成型工藝在線監(jiān)測(cè)難度增加，例如封閉性致使攝像監(jiān)測(cè)及光纖監(jiān)測(cè)不能進(jìn)行，高溫高壓特點(diǎn)致使溫度監(jiān)測(cè)及壓力監(jiān)測(cè)不能進(jìn)行。另外，在制造以碳纖維為增強(qiáng)體的樹(shù)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(cè)及直流電監(jiān)測(cè)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(cè)試系統(tǒng)，用于在熱壓罐環(huán)境中實(shí)現(xiàn)對(duì)樹(shù)脂膜熔滲成型工藝的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種能夠在線監(jiān)測(cè)復(fù)合材料液體成型工藝過(guò)程中樹(shù)脂流動(dòng)前鋒的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過(guò)不同時(shí)間下的壓力變化來(lái)分析樹(shù)脂流動(dòng)的情況。在成型過(guò)程中，不同分布位置下A毛細(xì)管，其樹(shù)脂到達(dá)的時(shí)間是不同的；依該樹(shù)脂到達(dá)的時(shí)間，能夠體現(xiàn)樹(shù)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(shù)脂膜熔滲成型工藝過(guò)程，從而優(yōu)化壓力與溫度等工藝條件。?

本發(fā)明是一種用于測(cè)試復(fù)合材料液體成型工藝過(guò)程的樹(shù)脂流動(dòng)前鋒的在線系統(tǒng)，該樹(shù)脂流動(dòng)前鋒在線測(cè)試系統(tǒng)是在現(xiàn)有的壓力監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)（1）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(cè)子系統(tǒng)（1）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(cè)樹(shù)脂流動(dòng)前鋒模塊；通過(guò)計(jì)算機(jī)的顯示屏實(shí)時(shí)顯示出的溫度、壓力與樹(shù)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。?

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(shù)脂流動(dòng)前鋒在線測(cè)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(guò)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F_n傳遞給壓力監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)（1）；?

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(guò)密封圈（2C）密封安裝有B毛細(xì)鋼管（6）的排氣端（6D）；?