[發明專利]一種內植FBG傳感器的拉擠成型復合材料板材連續制造工藝

有效

• 申請號: 202010969518.1
• 申請日: 2020-09-15
• 公開（公告）號: CN112192865B
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 呂曉軒;智杰穎;袁立業;楊禹;宋英俊
• 申請（專利權）人: 中國科學院山西煤炭化學研究所
• 主分類號: B29C70/52
• 分類號: B29C70/52;B29C70/54
• 代理公司: 太原申立德知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14115
• 代理人: 程園園

1.一種內植FBG傳感器的拉擠成型復合材料板材連續制造工藝，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，光纖光柵前處理：按照拉擠成型復合材料板材的加工制造需要，在連續的光纖上預先刻制多個光柵柵區(17)，將刻制有多個光柵柵區的連續光纖(11)浸漬于表面改性劑中進行表面處理并加熱烘干，待表面改性劑完全干燥之后，根據每段拉擠成型復合材料板材的規定長度，在刻制有多個光柵柵區(117)的連續光纖(11)的預定裁切位置均勻涂覆自潤滑涂層；

步驟2，碳纖維板材拉擠成型：成卷的碳纖維材料(6)從纖維紗架(7)引出，按順序依次經過纖維導向裝置(8)、樹脂浸漬裝置(9)，浸漬樹脂的碳纖維材料經過光纖輸送裝置(13)，穿過纖維集束板(10)；將刻制有多個光柵柵區的連續光纖(11)從光纖集線器(12)上引出，經過光纖傳送器(13)，從纖維集束板(10)預定位置的導向孔中穿過，使刻制有多個光柵柵區的連續光纖(11)被浸漬樹脂的碳纖維材料均勻包圍；浸漬樹脂的碳纖維材料與刻制有多個光柵柵區的連續光纖(11)經過纖維集束板(10)之后，一起進入加熱成型模具(14)進行固化成型，并將成型后的復合材料板材連續輸送到板材牽引裝置(15)；

步驟3，成型復合材料板材的裁切：復合材料板材經板材牽引裝置(15)輸送達到光纖的預定裁切位置之后，對復合材料板材進行切割，采用兩級裁切裝置(16)進行復合材料板材的裁切：

首先進行橫向裁切，控制刀具從復合材料板材邊緣向內植光纖光柵的部位進行裁切，使復合材料板材中間部位內植有光纖的部分依然保持連續；復合材料板材橫向裁切完成之后，繼續利用縱向裁切刀具進行二次裁切；

步驟4，FBG傳感器引線的后處理：對裁切完成后復合材料板材兩端截面處的光纖引出線(20)進行后處理，將切割之后光纖周圍碳纖維束(18)采用剝線器進行剝離，保留完整的裸光纖引出線，與FC/APC跳線(19)熔接之后，即完成FBG傳感器在拉擠復合材料板材中的植入與連續制造。

2.根據權利要求1所述的一種內植FBG傳感器的拉擠成型復合材料板材連續制造工藝，其特征在于，所述步驟1中光柵柵區的中心波長相差10～15nm。

3.根據權利要求1所述的一種內植FBG傳感器的拉擠成型復合材料板材連續制造工藝，其特征在于，所述步驟1中的表面改性劑為偶聯劑、硅溶膠或兩者的共混復配溶液，所述表面改性劑在刻制有多個光柵柵區的連續光纖(11)浸漬之前采用有機溶劑溶解。

4.根據權利要求1所述的一種內植FBG傳感器的拉擠成型復合材料板材連續制造工藝，其特征在于，所述步驟1中預定裁切位置為刻制有多個光柵柵區的連續光纖(11)長度達到復合材料板材預定長度的位置，對刻制有多個光柵柵區的連續光纖(11)上的預定裁切位置進行標記。

5.根據權利要求1所述的一種內植FBG傳感器的拉擠成型復合材料板材連續制造工藝，其特征在于，所述步驟1中自潤滑涂層為聚四氟乙烯或超高分子量聚乙烯，所述自潤滑涂層的厚度為0.2～0.4mm，長度為1～1.5m。

6.根據權利要求1所述的一種內植FBG傳感器的拉擠成型復合材料板材連續制造工藝，其特征在于，所述步驟2中纖維集束板預定位置根據復合材料板材中需要植入FBG傳感器的數量進行確定，植入的光纖光柵沿纖維集束板的中心位置對稱分布，相鄰光纖光柵之間的距離不小于10mm。