一種基于同步輻射在線檢測的高性能纖維拉伸裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種基于同步輻射在線檢測的高性能纖維拉伸裝置，屬于纖維材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]高性能纖維及其復(fù)合材料與國民經(jīng)濟和國防安全密切相關(guān)，是先進武器裝備、航空航天等國必不可少的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)材料。同時，在清潔能源、土木建筑、石油工業(yè)、交通運輸及體育娛樂等國民經(jīng)濟領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。
[0003]相比于普通纖維，高性能纖維具有優(yōu)異的力學(xué)性能。高性能纖維的力學(xué)性能與其成型過程中纖維內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)、形態(tài)及缺陷等的形成與演變密切相關(guān)。根據(jù)理論計算，聚丙烯腈(PAN)碳纖維的理論強度可達184GPa，理論模量可為1020GPa，但即使目前世界上強度水平最高的T-1000型碳纖維，其抗張強度僅為理論值的3.95%。這是由于碳纖維在制備過程中會產(chǎn)生大量缺陷，缺陷的存在成為影響碳纖維實際強度的重要因素。而超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纖維由典型的柔性鏈聚合物制備，具有高強高模、高抗沖性能是源于成型過程中形成的高結(jié)晶、高取向的結(jié)構(gòu)形態(tài)。由此可見，高性能纖維成型過程中結(jié)晶、取向等超分子結(jié)構(gòu)以及缺陷的形成與變化對纖維性能具有決定性影響。
[0004]高性能纖維內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)多樣，變化規(guī)律復(fù)雜，對其結(jié)構(gòu)隨纖維拉伸演變規(guī)律的在線測試一直是研宄熱點。目前普遍采用的測試方法是“離線”測試，即將纖維進行拉伸后再進行測試，缺乏對于纖維拉伸過程內(nèi)部結(jié)構(gòu)的實時檢測。同步輻射X射線的高亮度、高通量、高準直等優(yōu)勢正好滿足了高時間和高空間分辨的要求，使實時在線跟蹤高性能纖維拉伸過程中的結(jié)構(gòu)演變成為可能。目前纖維的在線檢測裝置均采取雙向?qū)ΨQ拉伸，檢測點不變的方式。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型要解決的技術(shù)問題是:提供了一種結(jié)構(gòu)合理、操作方便、靈活性高，解決了離線檢測缺乏對于纖維拉伸過程內(nèi)部結(jié)構(gòu)的實時檢測和雙向?qū)ΨQ拉伸形式的檢測點不變的問題。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型的技術(shù)方案是提供了一種基于同步輻射在線檢測的高性能纖維拉伸裝置，其特征在于，包括機臺，機臺上設(shè)有移動和驅(qū)動裝置，移動和驅(qū)動裝置上設(shè)有熱箱、第一五輥牽伸機和第二五輥牽伸機，第二五輥牽伸機和第一五輥牽伸機分別設(shè)于熱箱的左右兩側(cè)，第二五輥牽伸機的左側(cè)設(shè)有帶有張力控制的放絲裝置，第一五輥牽伸機的右側(cè)設(shè)有收絲裝置。
[0007]優(yōu)選地，所述的熱箱的正面和其相對應(yīng)的反面設(shè)有檢測視窗。
[0008]優(yōu)選地，所述的檢測視窗貼有耐高溫透光薄膜。
[0009]優(yōu)選地，所述的熱箱內(nèi)設(shè)有兩組電加熱元件。
[0010]優(yōu)選地，所述的熱箱上設(shè)有控溫元件插入口，控溫元件插入口的兩側(cè)設(shè)有溫度顯示元件插入口，控溫元件插入口內(nèi)設(shè)有控溫元件。
[0011]優(yōu)選地，所述的移動和驅(qū)動裝置包括雙絲桿，雙絲桿的一端與電機及驅(qū)動裝置連接，雙絲桿的另一端與底板連接，底板的下端與滑塊連接，滑塊設(shè)于機臺上的導(dǎo)軌上。
[0012]優(yōu)選地，所述的放絲裝置上設(shè)有張力控制器。
[0013]本實用新型結(jié)構(gòu)合理、操作方便、靈活性高，模擬了高性能纖維實際生產(chǎn)中的拉伸形式，克服了現(xiàn)有的雙向?qū)ΨQ拉伸形式以及離線檢測所存在的不足。本實用新型用于同步輻射在線檢測高性能纖維在不同環(huán)境溫度和不同力場下拉伸過程中內(nèi)部結(jié)構(gòu)的演變，為深入研宄高性能纖維結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系提供了技術(shù)基礎(chǔ)。
【附圖說明】
[0014]圖1為一種基于同步輻射在線檢測的高性能纖維拉伸裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為熱箱的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3為移動和驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖4為圖3的俯視圖。
[0018]其中:1為收絲裝置，2為第一五輥牽伸機，3為熱箱，4為機臺，5為第二五輥牽伸機，6為帶有張力控制的放絲裝置，7為移動和驅(qū)動裝置，8為檢測視窗，3-1為電加熱元件，3-2為控溫元件插入口，3-3為溫度顯示元件插入口，6-1為張力控制儀，7-1為雙絲桿，7-2為電機及驅(qū)動裝置，7-3為導(dǎo)軌，7-4為滑塊，7-5為底板。
【具體實施方式】
[0019]為使本實用新型更明顯易懂，茲以優(yōu)選實施例，并配合附圖作詳細說明如下。
[0020]本實用新型為一種基于同步輻射在線檢測的高性能纖維拉伸裝置，如圖1所示，其包括有機臺4、移動和驅(qū)動裝置7、兩個五輥牽伸機(即第一五輥牽伸機2和第二五輥牽伸機5)、帶有檢測視窗8的熱箱3、帶有張力控制的放絲裝置6和收絲裝置I。如圖3、圖4所示，移動和驅(qū)動裝置7安裝在機臺4的上面，該移動和驅(qū)動裝置7內(nèi)有雙絲桿7-1，雙絲桿7-1的一端與電機及驅(qū)動裝置7-2連接，并通過電機及驅(qū)動裝置7-2移動，具有控制移動和驅(qū)動裝置7左右移動的功能。雙絲桿7-1的另一端與底板7-5連接，底板7-5的下端與滑塊7-4連接，滑塊7-4安裝在機臺4上的導(dǎo)軌7-3上。熱箱3固定在移動驅(qū)動裝置7上面，如圖2所示，熱箱3內(nèi)部上、下安裝兩組電加熱元件3-1，為熱箱3提供熱量；并在控溫元件插入口 3-2內(nèi)裝有控溫元件，可控制熱箱的溫度，控溫元件插入口 3-2在熱箱3上，控溫元件插入口 3-2的兩側(cè)安裝有溫度顯示元件插入口 3-3。熱箱3正面和其相對應(yīng)的反面開有檢測視窗8，上貼有耐高溫透光薄膜，同步輻射X射線通過檢測視窗8照射在纖維絲束上，對纖維絲束進行檢測。第一五輥牽伸機2和第二五輥牽伸機5分別固定在移動和驅(qū)動裝置7上、熱箱3的兩側(cè)，其速度可以控制，利用速度差調(diào)節(jié)拉伸倍數(shù)。
[0021]本實用新型工作時，第一五輥牽伸機2和第二五輥牽伸機5分別以一定速度同向運動，由速度差產(chǎn)生對纖維的牽伸，未檢測樣品安裝在放絲裝置6，纖維經(jīng)過熱箱3，在一定溫度和張力下進行拉伸，并同時進行同步輻射在線檢測，出熱箱3的纖維收集在收絲裝置I上，放絲裝置6帶有張力控制器6-1，保證纖維不會打滑。熱箱3內(nèi)部上、下安裝兩組電加熱元件3-1，為熱箱3提供熱量，并能通過控制調(diào)節(jié)熱箱3的溫度。同步輻射X射線通過位于熱箱3正面、背面的檢測視窗8照射在纖維絲束上，對纖維絲束進行檢測。機臺4帶有移動和驅(qū)動裝置7，可以水平調(diào)節(jié)整體裝置，以便于測定熱箱中不同位置纖維的結(jié)構(gòu)。通過本實用新型與同步輻射裝置的聯(lián)用，能夠獲得不同加熱溫度下以及拉伸時高性能纖維絲束內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)的演變信息，為深入研宄高性能纖維結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系提供支撐。
[0022]本實用新型由兩個五輥牽伸機，提供纖維的高倍熱拉伸。該裝置模擬了高性能纖維實際生產(chǎn)中的拉伸形式，可以進行UHMWPE纖維的超倍熱拉伸過程、聚丙烯腈原絲二次拉伸過程(干拉伸)等、芳綸纖維的熱處理過程等，并可同時進行利用同步輻射的在線檢測。
【主權(quán)項】
1.一種基于同步輻射在線檢測的高性能纖維拉伸裝置，其特征在于，包括機臺(4)，機臺⑷上設(shè)有移動和驅(qū)動裝置(7)，移動和驅(qū)動裝置(7)上設(shè)有熱箱(3)、第一五輥牽伸機(2)和第二五輥牽伸機(5)，第二五輥牽伸機(5)和第一五輥牽伸機(2)分別設(shè)于熱箱(3)的左右兩側(cè)，第二五輥牽伸機(5)的左側(cè)設(shè)有帶有張力控制的放絲裝置(6)，第一五輥牽伸機(2)的右側(cè)設(shè)有收絲裝置(I)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于同步輻射在線檢測的高性能纖維拉伸裝置，其特征在于，所述的熱箱(3)的正面和其相對應(yīng)的反面設(shè)有檢測視窗(8)。
3.如權(quán)利要求2所述的一種基于同步輻射在線檢測的高性能纖維拉伸裝置，其特征在于，所述的檢測視窗(8)貼有耐高溫透光薄膜。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的一種基于同步輻射在線檢測的高性能纖維拉伸裝置，其特征在于，所述的熱箱(3)內(nèi)設(shè)有兩組電加熱元件(3-1)。
5.如權(quán)利要求4所述的一種基于同步輻射在線檢測的高性能纖維拉伸裝置，其特征在于，所述的熱箱(3)上設(shè)有控溫元件插入口(3-2)，控溫元件插入口(3-2)的兩側(cè)設(shè)有溫度顯示元件插入口(3-3)，控溫元件插入口(3-2)內(nèi)設(shè)有控溫元件。
6.如權(quán)利要求1所述的一種基于同步輻射在線檢測的高性能纖維拉伸裝置，其特征在于，所述的移動和驅(qū)動裝置(7)包括雙絲桿(7-1)，雙絲桿(7-1)的一端與電機及驅(qū)動裝置(7-2)連接，雙絲桿(7-1)的另一端與底板(7-5)連接，底板(7-5)的下端與滑塊(7_4)連接，滑塊(7-4)設(shè)于機臺(4)上的導(dǎo)軌(7-3)上。
7.如權(quán)利要求1所述的一種基于同步輻射在線檢測的高性能纖維拉伸裝置，其特征在于，所述的放絲裝置(6)上設(shè)有張力控制器￠-1)。
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于同步輻射在線檢測的高性能纖維拉伸裝置，其特征在于，包括機臺，機臺上設(shè)有移動和驅(qū)動裝置，移動和驅(qū)動裝置上設(shè)有熱箱、第一五輥牽伸機和第二五輥牽伸機，第二五輥牽伸機和第一五輥牽伸機分別設(shè)于熱箱的左右兩側(cè)，第二五輥牽伸機的左側(cè)設(shè)有帶有張力控制的放絲裝置，第一五輥牽伸機的右側(cè)設(shè)有收絲裝置。本實用新型具有結(jié)構(gòu)合理、操作方便、靈活性高等特點。
【IPC分類】D02J1-22, D02J13-00, G01N3-06, G01N3-08
【公開號】CN204346830
【申請?zhí)枴緾N201420806848
【發(fā)明人】龔靜華, 馬敬紅, 徐堅, 田宇
【申請人】東華大學(xué)
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2014年12月17日