一种用于碳纤维领域的拉伸样条恒张力测试装置的制作方法

本实用新型属碳纤维测试设备技术领域，具体的说，是一种用于碳纤维领域的拉伸样条恒张力测试装置。

背景技术：

聚丙烯腈基碳纤维是一种人造合成纤维，是由丙烯腈和衣康酸或其他共聚单体经聚合、纺丝、预氧化以及碳化等一系列工艺处理后得到的纤维状聚合物。聚丙烯腈基碳纤维具有高比强度、高比模量、耐高温、耐化学腐蚀、耐疲劳、耐热、抗冲击、抗辐射、易导电、传热和比重小等一系列优异性能，属于典型的高性能纤维。而碳纤维的力学性能指标是评判碳纤维产品规格和等级的主要依据，从高强型碳纤维到高强高模型碳纤维，各种型号的碳纤维产品无一不是通过纤维力学性能来划分的。碳纤维的力学性能表征分为单丝拉伸和复丝拉伸，因为单丝拉伸结果波动较大，很难表征出碳纤维的真实力学性能，且其测试对后期应用指导意义不大，因此，碳纤维的复丝拉伸是目前领域内广泛采用的表征方法。

碳纤维的复丝拉伸方法在国标gbt3362-2017进行了一定的规范，国标中规定每束纤维需制样条10根，要求浸胶后的纤维在挂丝架上“拉直绷紧”，但没有张力及制样装置的明确介绍。在实际操作过程中，为了实现浸胶后纤维的“拉直绷紧”，碳纤维各生产厂家所用的制样装置也各有特点，比如针对大规模测试所用的钢框架，先将纤维缠绕在钢架上再进行浸胶，此方法无法保证纤维浸胶期间及浸胶后的张力，还有厂家使用带弹簧的架子，一束纤维往复10次，但缠绕架子时的张力仍是受到人为因素的影响，导致样条间张力不均。面对用户对于碳纤维性能及稳定性的要求日益严苛，确保碳纤维复丝拉伸样条制样过程汇中的恒张力控制显得至关重要。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于解决碳纤维复丝拉伸样条间波动较大的问题，提供一种用于碳纤维领域的拉伸样条恒张力测试装置；本申请可以提高碳纤维力学性能测试精度，操作便捷，减少人为操作差异。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种用于碳纤维领域的拉伸样条恒张力测试装置，其包含底座，架体，横杆，重物挡柱，纤维挡柱及连接杆；架体由两组平行的、呈长方形的、长方形三边不锈钢圆杆加工制成，长方形一条边空缺，空缺处的两条边的端点焊接在底座上，两组平行的架体之间通过连接杆焊接固定；在架体的下部，底座以上20cm处设有横杆，横杆焊接在架体上，横杆上焊接有重物挡柱；架体的上方按照固定间距焊接高0.5cm的纤维挡柱；纤维挡柱中心间距为3-4cm；且重物挡柱与其上方的纤维挡柱一一对应。

制样架底座由不锈钢方管制作，为确保制样架体稳定，底座宽度不小于30cm，底座长度根据配套烘箱尺寸决定。

制样架架体由两组平行的、呈长方形的、长方形三边由直径大于等于1.5cm的不锈钢圆杆加工制成，长方形一条边空缺，空缺处的两条边的端点焊接在底座上，两组平行的架体之间由连接杆焊接固定。

制样架体长度比底座长度小5-10cm，两个平行的架体之间的水平间距8-10cm，制样架体高度为80-90cm。

架体的上方按照固定间距焊接高0.5cm的纤维挡柱，用于制样过程中纤维的分丝，纤维挡柱中心间距3-4cm，挡柱个数根据架体长度而定，纤维挡柱两两一组，每一组用于一束纤维。

一种碳纤维复丝拉伸样条恒张力制样架需要由固定重量的重物提供恒定张力，重物由实心金属制成，重物顶端有挂钩，使用时挂在纤维丝束上。12k及以下规格，重物重量在0.5-1kg，12k以上重物重量在1-1.5kg。

在制样架体的下部，底座以上20cm处设有横杆，横杆焊接在架体上，横杆上焊接有重物挡柱，重物挡柱与其上方的纤维挡柱一一对应，其作用是移动制样架时防止重物晃动。

在使用本实用新型提供的装置进行制样操作时，操作人员将浸完胶的纤维丝束双股平行搭放在制样架体上，在制样架的一侧将重物直接挂在纤维丝束上，并用手托住重物使重物位置正好处于两根重物档杆之间，重物高低不限，但确保重物悬空，另一端两股纤维打死结，将另一重物挂在打结处，对重物位置进行微调，确保同一丝束的两个重物高度一致且都悬空，重物均在重物档杆之间。操作过程中，同一纤维丝束的两股纤维分别置于于架体上同一组纤维挡柱的外侧，确保纤维无接触和交叉。将制样架放置于烘箱中按照工艺温度进行固化，即可得到碳纤维复丝拉伸样条。

与现有技术相比，本实用新型的积极效果是：

本实用新型的主要特点是在制样及后期固化过程中利用悬挂重物，提供了恒定的张力，确保了同一批制样丝束间张力的一致性，同时也确保了不同批次制样张力的一致性，相对于与弹簧制样架等其他手段，本实用新型解决了全过程的恒张力问题。

附图说明

图1本申请的正视图

图2本申请的侧视图；

附图中的标记为：1、底座；2、架体；3、纤维丝束；4、纤维挡柱；5、重物挡柱；6、重物；7、连接杆。

具体实施方式

以下提供本实用新型一种用于碳纤维领域的拉伸样条恒张力测试装置的具体实施方式。

实施例1

一种用于碳纤维领域的拉伸样条恒张力测试装置，其包含底座1、架体2、纤维丝束3、纤维挡柱4、重物挡柱5、重物6及连接杆7。

对10轴24k碳纤维进行了使用效果的对比，使用本实用新型提供的方法时，操作人员将浸完胶的纤维丝束3双股平行搭放在制样架体2上，在制样架的一侧将重物6直接挂在纤维丝束上，并用手托住重物使重物位置正好处于两根重物档杆5之间，重物高低不限，但确保重物悬空，另一端两股纤维打死结，将另一重物挂在打结处，对重物位置进行微调，确保同一丝束的两个重物高度一致且都悬空，重物均在重物档杆之间。操作过程中，同一纤维丝束的两股纤维分别置于于架体上同一组纤维挡柱4的外侧，确保纤维无接触和交叉。将制样架放置于烘箱中按照工艺温度进行固化，即可得到碳纤维复丝拉伸样条。

相同的制样条件和环境，本实用新型方法使用前后纤维拉伸强度指标对比如下表所示，本实用新型装置投入使用后，纤维拉伸强度cv值明显降低。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围内。