[发明专利]一种自动铺丝预浸料硬挺度检测方法

说明书

本发明涉及复合材料自动铺放技术领域，公开了一种自动铺丝预浸料硬挺度检测方法，本方法通过三点弯曲试验测量多层预浸料叠层的最大弯曲力，将丝束硬挺度这一微小数值进行了放大，降低了检测误差，保证了测量精度，并且与现有的采用悬垂法考察预浸料丝束的硬挺度相比，检测速度更快，结果更直观。

技术领域

本发明涉及复合材料自动铺放技术领域，具体涉及一种自动铺丝预浸料硬挺度检测方法。

背景技术

自动铺丝工艺是一种先进复合材料低成本、自动化成型制造工艺，其通常应用于制造飞机机身、S型进气道等大曲率复合材料构件。在铺放过程中，预浸料丝束粘性、硬挺度及接头强度对铺丝产品最终质量有较大影响。如预浸料丝束硬挺度过高或过低，则铺放过程中相邻铺层之间难以顺利贴合，导致铺层在模具曲面凹型区域产生架桥，降低最终铺丝构件质量。

为保证铺丝构件质量，一方面需在丝束使用前对其硬挺度进行检测，另一方面需考察温度、老化时间、加载速率等工艺参数对硬挺度的影响。目前，铺丝构件生产厂商主要采用悬垂法考察预浸料丝束的硬挺度。悬垂法依赖预浸料的重力提供测量的变形，无法考察硬挺度受加载速率的影响。例如“预浸料的铺放适宜性评价（二）—铺覆性篇”一文中，提出采用三点弯曲实验测量预浸料的铺覆性，但该方法主要针对较宽的预浸带。如果直接将该方法应用于自动铺丝所采用的丝束，则由于丝束太窄，其所产生的弯曲力过小，容易导致测量过程产生过大的误差。

进一步地，现有的自动铺丝构件生产商主要采用自动铺丝机实现预浸料丝束的贴合，从而研究铺放温度、铺放压力、铺放速度、老化时间等工艺参数对预浸料丝束粘性以及接头强度变化规律的影响。然而，现有的自动铺丝机价格高昂、结构复杂且需多人操作，大大增加了试验成本。另外，现有的铺放试验平台主要针对较宽的预浸带，无法直接应用于检测预浸料丝束的性能。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的问题和不足，本发明提出了一种专门针对较窄的预浸丝束的硬挺度检测方法，将丝束硬挺度这一微小的数值进行了放大，降低了检测误差，保证了测量精度，为后续铺丝构件的成型质量提供了保障。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

一种自动铺丝预浸料硬挺度检测方法，包括以下步骤：

S1、从冷库取出预浸料丝束，将预浸料丝束置于恒温恒湿试验箱中；

S2、经过时间60分钟后，将预浸料丝束从恒温恒湿试验箱中取出，用剪刀裁剪3片长度为60mm的丝束，多余的材料重新放回试验箱中；

S3、取出两片预浸料丝束置于自动铺丝试验平台上，调整两片丝束的位置使预浸料丝束之间完全覆盖；

S4、设置自动铺丝试验平台的铺放压力为100N，铺放速度为10m/min，铺放温度为35℃，启动自动铺丝试验平台，实现两片预浸料丝束的贴合；

S5、在步骤S4中形成的预浸料叠层上放置第三层预浸料丝束，同样保证丝束之间完全覆盖，然后在与步骤S4中相同的铺放工艺参数下，实现三层预浸料丝束的贴合；

S6、从自动铺丝试验平台中取出步骤S5中贴合的预浸料叠层，置于恒温恒湿试验箱中进行老化；

S7、将老化2天的预浸料叠层取出，装夹于万能材料试验机上并进行三点弯曲试验，设置万能材料试验机的加载速率为10mm/min，得出弯曲力-位移曲线；

S8、取弯曲力-位移曲线中最大弯曲力的1/3来定量表征预浸料丝束硬挺度的大小；