本實(shí)用新型涉及一種碳纖維絲束展紗性測(cè)試裝置。

背景技術(shù)：

碳纖維是一種含碳量超過90％的高性能纖維，具有高強(qiáng)高模、耐高溫、耐腐蝕、耐疲勞、導(dǎo)電導(dǎo)熱、熱膨脹系數(shù)低等一系列優(yōu)異性能，是優(yōu)良的先進(jìn)復(fù)合材料增強(qiáng)體，廣泛應(yīng)用于航空航天、武器裝備、工業(yè)、體育等領(lǐng)域。碳纖維單向預(yù)浸料是制備碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料重要的中間產(chǎn)品。在制備碳纖維單向預(yù)浸料工藝過程中，碳纖維絲束的展紗性能是一個(gè)重要指標(biāo)，是生產(chǎn)符合預(yù)浸料面密度、克重、外觀無縫隙等性能指標(biāo)要求的關(guān)鍵。因此，碳纖維絲束展紗性性能指標(biāo)對(duì)于其生產(chǎn)和使用都具有重要意義。目前，對(duì)于碳纖維絲束展紗性測(cè)試，國(guó)內(nèi)尚無專用的定量測(cè)試裝置，通常是在預(yù)浸料生產(chǎn)過程中進(jìn)行定性檢測(cè)，但意義不大，不能從根本上解決碳纖維絲束展紗性對(duì)預(yù)浸料質(zhì)量品質(zhì)的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種碳纖維絲束展紗性測(cè)試裝置，能夠提高碳纖維的使用加工性能，解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不能從根本上解決碳纖維絲束展紗性對(duì)預(yù)浸料質(zhì)量品質(zhì)的影響的問題。

本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是：

一種碳纖維絲束展紗性測(cè)試裝置，包括支架、碳纖維供絲器、導(dǎo)輥組、纖維束牽引器和用于調(diào)節(jié)纖維束牽引器的牽引速度的轉(zhuǎn)速控制器，碳纖維供絲器、導(dǎo)輥組、纖維束牽引器和轉(zhuǎn)速控制器分別依次設(shè)于支架上，碳纖維供絲器設(shè)有碳纖維紗筒，纖維束牽引器設(shè)有收絲筒，導(dǎo)輥組包括上導(dǎo)輥組和下導(dǎo)輥組，上導(dǎo)輥組包括一個(gè)以上的上導(dǎo)輥，下導(dǎo)輥組包括一個(gè)以上的下導(dǎo)輥，上導(dǎo)輥均設(shè)于下導(dǎo)輥的上方，上導(dǎo)輥、下導(dǎo)輥由碳纖維供絲器向纖維束牽引器依次交替設(shè)置。

進(jìn)一步地，支架的兩側(cè)設(shè)有用于調(diào)節(jié)上導(dǎo)輥或下導(dǎo)輥高度的調(diào)節(jié)孔。

進(jìn)一步地，上導(dǎo)輥采用304L不銹鋼、316不銹鋼、316L不銹鋼中的一種制成的上導(dǎo)輥，下導(dǎo)輥采用304L不銹鋼、316不銹鋼、316L不銹鋼中的一種制成的下導(dǎo)輥。

一種使用上述的碳纖維絲束展紗性測(cè)試裝置測(cè)試碳纖維絲束展紗性的方法，測(cè)試步驟如下：

步驟1、安裝碳纖維絲束：將纏有碳纖維絲束的紗筒安裝在碳纖維供絲器上，牽引碳纖維絲束穿過導(dǎo)輥并固定在纖維束牽引器的收絲筒上；

步驟2、安碳纖維絲束展紗性測(cè)試：調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速控制器使纖維束以2m/min～10 m/min的速率運(yùn)行，待與纖維束牽引器最近的導(dǎo)輥上纖維束的幅寬不變時(shí)，停止纖維束運(yùn)行，測(cè)量該導(dǎo)輥上纖維束的展幅，同時(shí)測(cè)量纖維束通過的第一個(gè)導(dǎo)輥上的幅寬，分別記為碳纖維絲束在通過某個(gè)數(shù)量導(dǎo)輥、運(yùn)行速度下的碳纖維絲束展紗后幅寬L₁和展紗前幅寬l₁；

步驟3、安重復(fù)步驟2進(jìn)行不少于5次試驗(yàn)，得到n個(gè)碳纖維絲束展紗前、后的幅寬l_n和L_n，n為不小于5的自然數(shù)，分別取L₁～L_n的平均值l₁～l_n的平均值記為碳纖維絲束在通過某個(gè)數(shù)量導(dǎo)輥、運(yùn)行速度下的展紗后幅寬和展紗前幅寬；通過下面公式計(jì)算得到碳纖維絲束的展紗率：

本實(shí)用新型的有益效果是：該種碳纖維絲束展紗性測(cè)試裝置，能夠快速準(zhǔn)確并定量檢測(cè)碳纖維絲束的展紗性能，獲得碳纖維絲束展紗前后的幅寬及展紗率，提高了碳纖維制件的品質(zhì)。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中：1-碳纖維供絲器，2-碳纖維絲束，3、5、7、9-上導(dǎo)輥，4、6、8-下導(dǎo)輥，10、11、12-調(diào)節(jié)孔，13-纖維束牽引器，14-轉(zhuǎn)速控制器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例。

一種碳纖維絲束展紗性測(cè)試裝置，如圖1，該測(cè)試裝置包括支架、安裝在支架上的導(dǎo)輥組、安裝在支架上的碳纖維供絲器1、安裝在支架上的纖維束牽引器 13和轉(zhuǎn)速控制器14。碳纖維紗筒固定在碳纖維供絲器1上，碳纖維絲束2穿過支架上的導(dǎo)輥組后纏繞在纖維束牽引器13的收絲筒上，纖維束牽引器13上的驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過導(dǎo)線與轉(zhuǎn)速控制器14連接，由轉(zhuǎn)速控制器14控制纖維束牽引器13 的牽引速度。

導(dǎo)輥組包括上導(dǎo)輥組和下導(dǎo)輥組，上導(dǎo)輥組包括一個(gè)以上的上導(dǎo)輥3、5、7、9，下導(dǎo)輥組包括一個(gè)以上的下導(dǎo)輥4、6、8，上導(dǎo)輥3、5、7、9均設(shè)于下導(dǎo)輥 4、6、8的上方，上導(dǎo)輥3、5、7、9、下導(dǎo)輥4、6、8由碳纖維供絲器向纖維束牽引器依次交替設(shè)置。

導(dǎo)輥組中上導(dǎo)輥3、5、7、9、下導(dǎo)輥4、6、8的材質(zhì)為304L不銹鋼、316 不銹鋼、316L不銹鋼中的一種，優(yōu)選方案為316L不銹鋼。上導(dǎo)輥3、5、7、9、下導(dǎo)輥4、6、8的直徑為10mm～60mm，優(yōu)選方案為20mm。導(dǎo)輥組中導(dǎo)輥數(shù)量為3～9個(gè)，優(yōu)選方案為7個(gè)。導(dǎo)輥組中有部分導(dǎo)輥能夠沿著支架上的調(diào)節(jié)孔 10、11、12上下垂直調(diào)整高度。其余導(dǎo)輥均為靜態(tài)輥。

使用如上所述的碳纖維絲束展紗性測(cè)試裝置測(cè)試碳纖維絲束展紗性的方法，其特征在于，測(cè)試步驟如下：

步驟1、安裝碳纖維絲束：將纏有碳纖維絲束2的紗筒安裝在碳纖維供絲器 1上，牽引碳纖維絲束2穿過支架上的導(dǎo)輥組的導(dǎo)輥并固定在纖維束牽引器13 的收絲筒上；

步驟2、碳纖維絲束展紗性測(cè)試：調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速控制器14使纖維束2以2m/min ～10m/min的速度運(yùn)行，待與纖維束牽引器13最近的導(dǎo)輥上纖維束2的幅寬不變時(shí)，停止纖維束2運(yùn)行，測(cè)量該導(dǎo)輥上纖維束2的幅寬，同時(shí)測(cè)量纖維束2 在通過的第一個(gè)導(dǎo)輥上的幅寬，分別記為碳纖維絲束2在通過某個(gè)數(shù)量導(dǎo)輥、運(yùn)行速度下的展紗后幅寬L₁和展紗前幅寬l₁；

步驟3、重復(fù)步驟2進(jìn)行不少于5次試驗(yàn)，得到n個(gè)碳纖維絲束2展紗前、后的幅寬l_n和L_n，n為不小于5的自然數(shù)，分別取L₁～L_n的平均值l₁～l_n的平均值記為碳纖維絲束2在通過某個(gè)數(shù)量導(dǎo)輥、運(yùn)行速度下的展紗后幅寬和展紗前幅寬。通過下面公式計(jì)算得到碳纖維絲束2的展紗率：

該種碳纖維絲束展紗性測(cè)試裝置，能夠快速準(zhǔn)確并定量檢測(cè)碳纖維絲束的展紗性能，獲得碳纖維絲束展紗前后的幅寬及展紗率，提高了碳纖維制件的品質(zhì)。

實(shí)施例1

將纏有T700SC碳纖維絲束的紗筒安裝在碳纖維供絲器上，牽引碳纖維絲束穿過支架上的導(dǎo)輥3～9共7個(gè)導(dǎo)輥，導(dǎo)輥材質(zhì)為316L不銹鋼，直徑為20mm，將碳纖維絲束固定在纖維束牽引器的收絲筒上；調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速控制器使纖維束以4 m/min的速度運(yùn)行，待上導(dǎo)輥9上纖維束的幅寬不變時(shí)，停止纖維束運(yùn)行，測(cè)量上導(dǎo)輥9和上導(dǎo)輥3上纖維束的幅寬分別記為碳纖維絲束在通過7個(gè)導(dǎo)輥、4 m/min條件下的展紗后幅寬L₁為14mm，展紗前幅寬l₁為7mm；重復(fù)上述步驟再進(jìn)行4次試驗(yàn)，得到該碳纖維絲束展紗數(shù)據(jù)如下表1所示。

表1 T700SC展紗性測(cè)試結(jié)果

實(shí)施例2

將纏有T800HB碳纖維絲束的紗筒安裝在碳纖維供絲器上，牽引碳纖維絲束穿過支架上的導(dǎo)輥3～9共7個(gè)導(dǎo)輥，導(dǎo)輥材質(zhì)為316L不銹鋼，直徑為20mm，將碳纖維絲束固定在纖維束牽引器的收絲筒上；調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速控制器使纖維束以4 m/min的速度運(yùn)行，待上導(dǎo)輥9上纖維束的幅寬不變時(shí)，停止纖維束運(yùn)行，測(cè)量上導(dǎo)輥9和上導(dǎo)輥3上纖維束的幅寬分別記為碳纖維絲束在通過7個(gè)導(dǎo)輥、4 m/min條件下的展紗后幅寬L₁為6mm，展紗前幅寬l₁為3mm；重復(fù)上述步驟再進(jìn)行4次試驗(yàn)，得到該碳纖維束展紗數(shù)據(jù)如下表2所示。

表2 T800HB展紗性測(cè)試結(jié)果