一种含人工孔隙缺陷的rtm玻璃纤维复合材料板的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及了一种含人工孔隙缺陷的RTM玻璃纤维复合材料板的制作方法，具体涉及一种含有人工孔隙缺陷的RTM玻璃纤维复合材料板的制作方法及孔隙率的超声测试方法。
【背景技术】
[0002]树脂传递模塑法(RTM法)，是在一定的成型压力下将一定比例的环氧树脂和固化剂输送到预先放入碳纤维或玻璃纤维增强材料的闭合模具中，浸渍模具中的增强材料，树脂在一定的固化温度下固化，固化完全后进行脱模，得到成型良好制品的一种复合材料成型技术RTM以其制作成本低、成型速度快、产品质量好、对环境污染小等优点和先进的工艺形式在国内外受到日益广泛的关注。
[0003]虽然RTM工艺的玻璃纤维复合材料有很多优异的性能，但是在制作过程中也会产生一些缺陷，其中孔隙为其主要的且不可避免的缺陷类型。因此对RTM工艺产品孔隙率的检测就是一项重要的研究工作。所以制作一种缺陷已知的RTM玻璃纤维复合材料，对比在缺陷数量、大小不同的情况下测得的孔隙率的情况是非常必要的。这更有利于了解当测得一个以RTM工艺制作的缺陷未知的玻璃纤维复合材料的孔隙率时，其具体缺陷的情况。
【发明内容】
[0004]本发明是为了制作一种含有已知人工孔隙缺陷的RTM玻璃纤维复合材料板，以便测试在人工孔隙缺陷数量、大小不同的情况下的孔隙率。更有利于了解当测得一个以RTM工艺制作的缺陷未知的玻璃纤维复合材料的孔隙率时，其具体缺陷的情况。
[0005]本发明是通过以下几个步骤实现，一种含人工孔隙缺陷的RTM玻璃纤维复合材料板的制作方法，其特征在于方法步骤如下:
(1)RTM模具的设计与制作；
(2)不同的人工孔隙缺陷的制作；
(3)缺陷层的制作；
(4)含人工孔隙缺陷的复合材料板制作；
(5)后处理及孔隙率测试过程。
[0006]进一步的，所述步骤(I)中RTM模具的设计与制作；模具由上下两个面板组成，模具大小300*300111111，下面板槽长宽为200*200111111，槽深4.5111111，上面板有三个带有内螺纹灌注环氧树脂的大孔和两个无螺纹排气小孔。
[0007]进一步的，所述步骤(2)中人工孔隙缺陷的制作，将由树脂、乳化剂、三乙烯四胺按比例100:8:13配成的混合试剂放入烧杯中，利用磁力搅拌器在温度为45°C的情况下进行搅拌25min，然后将其逐滴加入到由乙二醇、三乙烯四胺按比例为90:4.5配成的混合试剂中，先在温度为50°C的情况进行分离和成型，再在温度为100°C的情况下进行固化;最后放入烤箱2h进行烘干，用不同尺寸的筛子按直径进行分类。
[0008]进一步的，所述步骤(3)中缺陷层的制作，将相同大小的人工孔隙缺陷按照计划数量排列成薄薄的一层铺在进行过脱模处理的下面板槽中，缓慢向其倒入由环氧树脂、三乙烯四胺按比例100:12.4搅拌均匀制成的混合试剂中，使试剂刚好没过小球;将模具放入温度100°C的烘箱2h进行固化后脱模，取出脱模后的缺陷层，裁成50*50mm大小。
[0009]进一步的，所述步骤(4)中含人工孔隙缺陷的复合材料板制作，将裁剪好的玻璃纤维布和人工孔隙缺陷层放入加有脱模剂的模具中闭模;将环氧树脂，三乙烯四胺，按比例100:12.4搅拌均匀，然后从树脂注射孔中注入到模具中，注射压力为0.15Mpa;在室温下固化，待完全固化后进行脱模，取出含有人工孔隙缺陷的RTM玻璃纤维复合材料板。
[0010]进一步的，所述步骤(5)中后处理及孔隙率测试过程;将取出的玻璃纤维复合材料板切割成150*150_大小，然后通过用超声的脉冲反射法测定板的声速和声衰减，用特征扫描成像的方法对RTM玻璃纤维复合材料板内部进行成像，最后用RAM-5000 SNAP非线性超声测试系统测量已制作好RTM玻璃纤维复合材料的非线性系数，得到在人工孔隙缺陷数量或大小不同情况下RTM玻璃纤维复合材料板的孔隙率。
[0011]进一步的，在其他条件一样的情况下，分别改变人工孔隙缺陷层中人工孔隙缺陷的大小或者数量，重复以上步骤，得到人工孔隙缺陷不同的RTM复合材料板，并对其进行孔隙率的测试。
[0012]本发明的有益效果是:
(I)可以很好的掌握RTM工艺并制作出一种含有已知人工孔隙缺陷的RTM玻璃纤维复合材料板。
[0013](2)为以后RTM工艺的玻璃纤维复合材料的声学性能的测量提供试样。
[0014](3)为以后测试RTM工艺的玻璃纤维复合材料的孔隙率时可估计对应孔隙率情况下的缺陷情况。
【附图说明】
[0〇15]图1所示是RTM工艺模具上面板的示意图。
[0016]图2所示是RTM工艺模具上面板的示意图。
[0017]图3所示是人工孔隙缺陷制作的流程图。
[0018]图4所示时人工孔隙缺陷已知的RTM玻璃纤维复合材料板的制作流程。
[0019]图5所示是复合材料试样非线性测试图。
【具体实施方式】
[0020](I)将由树脂、乳化剂、三乙烯四胺按比例100:8:13配成的混合试剂放入烧杯中，利用磁力搅拌器在温度为45°C的情况下对其进行搅拌，然后将其逐滴加入到由乙二醇、三乙烯四胺按比例为90:4.5配成的混合试剂中，先在温度为50°C的情况进行分离和成型，再在温度为100°C的情况下进行固化。最后放入烤箱2h进行烘干，用不同尺寸的筛子按直径进行分类。
[0021](2)将做好的相同大小的人工孔隙缺陷按照计划数量排列成薄薄的一层铺在进行过脱模处理的下面板槽中，缓慢向其倒入由环氧树脂、三乙烯四胺按比例100:12.4搅拌均匀制成的混合试剂中，使试剂刚好没过小球。将模具放入温度100°C的烘箱2h进行固化后脱模，取出脱模后的缺陷层，裁成50*50mm大小。
[0022](3)将玻璃纤维布裁剪成250*250mm大小若干块与缺陷层一起铺到经过脱模处理的的RTM模具中，用螺栓紧固模具密封。将环氧树脂，固化剂三乙烯四胺按100:12.4的比例在室温下混合5min，混合均匀再在115°C的温度下抽真空直至体系内气泡完全消失。闭模后将树脂从注射孔中注入到模具中，注射压力为0.15MPa，注射温度为45°C。注射完树脂后将模具放在室温下进行固化，然后进行脱模，取出含有人工缺陷的RTM复合材料板。
[0023](4)将制作好的含有人工孔隙缺陷的RTM复合材料板切割成150*150mm大小，然后通过用超声的脉冲反射法测定板的声速和声衰减，用特征扫描成像的方法对RTM玻璃纤维复合材料板内部进行成像，最后用RAM-5000 SNAP非线性超声测试系统测量复合材料的非线性系数，得到人工孔隙缺陷不同情况下RTM玻璃纤维材料板的孔隙率。
[0024](5)在其他条件一样的情况下，分别改变人工孔隙缺陷层中人工孔隙缺陷的大小或者数量，重复以上步骤，得到人工孔隙缺陷不同的RTM玻璃纤维复合材料板，并对其进行孔隙率的测试。
【主权项】
1.一种含人工孔隙缺陷的RTM玻璃纤维复合材料板的制作方法，其特征在于方法步骤如下: (1)RTM模具的设计与制作； (2)不同的人工孔隙缺陷的制作； (3)缺陷层的制作； (4)含人工孔隙缺陷的复合材料板制作； (5)后处理及孔隙率测试过程。2.根据权利要求1所述的一种含人工孔隙缺陷的RTM玻璃纤维复合材料板的制作方法，其特征在于:所述步骤(I)中RTM模具的设计与制作;模具由上下两个面板组成，模具大小300*300臟，下面板槽长宽为200*200111111，槽深4.5111111，上面板有三个带有内螺纹灌注环氧树脂的大孔和两个无螺纹排气小孔。3.根据权利要求1所述的一种含人工孔隙缺陷的RTM玻璃纤维复合材料板的制作方法，其特征在于:所述步骤(2)中人工孔隙缺陷的制作，将由树脂、乳化剂、三乙烯四胺按比例100:8:13配成的混合试剂放入烧杯中，利用磁力搅拌器在温度为45°C的情况下进行搅拌25min，然后将其逐滴加入到由乙二醇、三乙烯四胺按比例为90:4.5配成的混合试剂中，先在温度为50°C的情况进行分离和成型，再在温度为100°C的情况下进行固化;最后放入烤箱2h进行烘干，用不同尺寸的筛子按直径进行分类。4.根据权利要求1或2所述的一种含人工孔隙缺陷的RTM玻璃纤维复合材料板的制作方法，其特征在于:所述步骤(3)中缺陷层的制作，将相同大小的人工孔隙缺陷按照计划数量排列成薄薄的一层铺在进行过脱模处理的下面板槽中，缓慢向其倒入由环氧树脂、三乙烯四胺按比例100:12.4搅拌均匀制成的混合试剂中，使试剂刚好没过小球;将模具放入温度100°C的烘箱2h进行固化后脱模，取出脱模后的缺陷层，裁成50*50mm大小。5.根据权利要求4所述的一种含人工孔隙缺陷的RTM玻璃纤维复合材料板的制作方法，其特征在于:所述步骤(4)中含人工孔隙缺陷的复合材料板制作，将裁剪好的玻璃纤维布和人工孔隙缺陷层放入加有脱模剂的模具中闭模;将环氧树脂，三乙烯四胺，按比例100:12.4搅拌均匀，然后从树脂注射孔中注入到模具中，注射压力为0.15Mpa;在室温下固化，待完全固化后进行脱模，取出含有人工孔隙缺陷的RTM玻璃纤维复合材料板。6.根据权利要求5所述的一种含人工孔隙缺陷的RTM玻璃纤维复合材料板的制作方法，其特征在于:所述步骤(5 )中后处理及孔隙率测试过程;将取出的玻璃纤维复合材料板切割成150*150_大小，然后通过用超声的脉冲反射法测定板的声速和声衰减，用特征扫描成像的方法对RTM玻璃纤维复合材料板内部进行成像，最后用RAM-5000 SNAP非线性超声测试系统测量已制作好RTM玻璃纤维复合材料的非线性系数，得到在人工孔隙缺陷数量或大小不同情况下RTM玻璃纤维复合材料板的孔隙率。
【专利摘要】本发明提供了一种含人工孔隙缺陷的RTM玻璃纤维复合材料板的制作方法，属于无损检测领域。本发明讲述了制作人工孔隙缺陷并将其添加到RTM玻璃纤维复合材料板中的方法。本发明的方法有：RTM模具的制作、人工孔隙缺陷的制作、缺陷层的制作、含人工孔隙缺陷的复合材料板制作、后处理及孔隙率测试过程。本方法的意义在于制作一种已知缺陷大小及位置的RTM玻璃纤维复合材料板，并测试和对比在人工孔隙缺陷数量相同但大小不同情况下的孔隙率和人工孔隙缺陷大小相同但数量不同情况下的孔隙率。这对RTM工艺的改进以及孔隙缺陷的测试有很大的指导作用。
【IPC分类】G01N1/28, G01N15/08
【公开号】CN105547790
【申请号】CN201610139498
【发明人】陆铭慧, 张毅萍, 刘磨, 王俊东, 张雪松, 刘勋丰
【申请人】南昌航空大学
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2016年3月11日