一种纤维预成型体z向渗透率测试装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本实用新型涉及一种纤维预成型体Z向渗透率测试装置。
【背景技术】
[0002]树脂传递模塑(Resin Transfer Moulding，RTM)技术作为复合材料液态成型工艺中的典型代表，近年来成为实现高性能复合材料低成本化制造的主流技术之一。RTM工艺原理是在闭合模腔内通过外部压力驱动液态树脂浸润干态的纤维预成型体。
[0003]传统的RTM成型工艺多采用面内注射方式，这是因为在相同的体积分数下，纤维预成型体面内(X、Y方向)渗透率Kx、Ky—般要比厚度(Z向)方向的渗透率Kz高一个数量级，进行面内注射时树脂在预成型体内部流动的阻力相对较小，并且树脂在层间、束间部位的流动要优于层内、束内部位。一般面内注射方式适用于制造小型薄壁结构的RTM复合材料制件。对于大型RTM复合材料制件而言，采用传统的面内注射方式可能会存在树脂开放期与面内长程流动之间的矛盾。在工艺温度下，流动前锋处的树脂未完全浸润干态纤维便出现黏度大幅增加的情况，进而终止了RTM工艺树脂的流动，制备的大型RTM复合材料制件存在未被树脂流动浸润的部位。
[0004]传统的纤维预成型体厚度方向渗透率的测试一般是以点注射的形式进入纤维预成型体内部，其流动前锋呈辐射性发散，依然存在开放期与长程流动之间的矛盾。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的是提出一种能够实现测试流体沿预成型体厚度方向等截面均匀流动并最大限度缩短注射时间的纤维预成型体Z向渗透率测试装置。本实用新型的技术解决方案是:Z向渗透率测试装置包括测试用模具、树脂分配器和压力传感器三部分，测试用模具包括上模、下模和厚度调整框，其中厚度调整框是由四块等厚度垫块组成，四块等厚度垫块通过螺栓连接在一起，厚度调整框置于上模和下模之间，厚度调整框的螺栓连接处以及厚度调整框与上模和下模的配合处均设置了密封槽。树脂分配器由金属纤维编织而成的多层复合结构。两个压力传感器通过螺接方式分别安装在上模和下模上。
[0006]所述树脂分配器为具有柔度的金属材质的多层复合结构，金属材质的多层复合结构在X-、Y-和Z向网眼的疏密程度参数可调。
[0007]所述压力传感器为钢质应变片压力传感器，压力传感器的灵敏度为±0.01kPa。
[0008]本实用新型具有的优点和有益效果是，本实用新型采用了在模腔内预置树脂分配器方式，利用树脂分配器实现树脂沿纤维预成型体Z向等截面流动，可实现树脂沿预成型体厚度方向等截面均匀流动，有效控制树脂流动前锋曲面形貌，避免测试过程中出现树脂包绕现象，提高Z向渗透率测试的准确性，进而缩短了注射时间，最大程度缓解树脂开放期与流程之间的矛盾。通过该测试装置可实现不同黏度树脂对纤维预成型体的Z向渗透率测试，有助于建立树脂黏度、纤维预成型体结构形式与Z向渗透率的关系，为制备高性能、大尺寸、大厚度、内部质量完好的RTM复合材料结构提供工艺理论依据。
【附图说明】
[0009]图1一种纤维预成型体Z向渗透率测试装置结构示意图；
[0010]图2是图1的A-A视图。
【具体实施方式】
[0011]Z向渗透率测试装置包括测试用模具、树脂分配器和压力传感器三部分，测试用模具主要包括上模1、下模5和厚度调整框9组成。其中厚度调整框9是由四块等厚度垫块组成，并通过螺栓连接而成，螺栓连接处以及厚度调整框9与上模1、下模5模面配合处均设置了密封槽，利用硅橡胶条进行密封处理。树脂分配器4是金属纤维编织后通过热压烧结组合成为具有一定柔度的多层复合结构，再通过常规的高温乳制平整化处理，得到表面光整的多层多孔介质。其金属材质以及Χ-、Υ_和Z向网眼疏密程度等结构参数可调；监测液体流动过程的压力传感器7和10为钢质应变片压力传感器，所用的压力传感器的灵敏度为±0.01kPa，通过过螺接方式分别安装在上模和下模上。
[0012]具体测试装置组装，纤维预成型体制备按如下方式进行:
[0013](I)模具清理:用丙酮溶剂清理模具内外表面，采用螺纹连接将上模具压力传感器10与上模具I连接，同时将下模具压力传感器7与下模具5连接，并用指压法检测上下模具面压力传感器的灵敏度；
[0014](2)树脂分配器4制做及安装:按照下模具型面尺寸裁剪树脂分配器，树脂分配器边缘距下模具型面边缘约5mm，使用弹性腻子条将树脂分配器固定在下模具型面上。使用硅橡胶条8对模具垫框9内的密封槽进行密封处理，然后将模具垫框放置在下模具上，组合后使用螺栓锁紧，进而完成测试模具阴模的组装；
[0015](3)纤维预成型体3制备:按照设计的铺层方式进行大厚度纤维预成型体的铺覆操作。为了避免测试过程中出现Z向边缘效应，在纤维预成型体铺覆过程中将室温固化胶黏剂均匀地涂覆于每层织物边缘，宽度约为10mm，完成纤维预成型体制备后，将其置于真空袋内，在一个大气压力作用下完成边缘室温固化胶黏剂的固化。
[0016](4)纤维预成型体侧向密封处理2:对制备好的纤维预成型体进行边缘修整，保证预成型体边缘与模具垫框之间的间隙为5_。然后采用液态的室温固化树脂对模具垫框与预成型体之间预置的间隙进行封填。由于(2)和(3)的工艺操作，可保证低黏度室温固化树脂不会渗入到树脂分配器以及预成型体内部，待室温固化树脂达到凝胶点时进行合模操作，可有效地避免在Z向饱和渗透率测试过程中出现边缘效应。
[0017](5)纤维预成型体Z向饱和渗透率测试:将模具系统分别与恒流注射系统和压力监测系统连接，开起恒计量栗，使树脂以5ml/min?50ml/min的流量通过注胶口 6注射至模具内。树脂首先快速填充树脂分配器，然且以树脂分配器的整个型面为起始注射面，在恒流注射系统的驱动下，树脂沿预成型体厚度方向等截面Z向流动，利用上模具压力传感器10和下模具压力传感器7检测注射过程中预成型体上下表面的压力变化。当模具上表面所有出胶口均有树脂流出后，收集并用量筒测试树脂的流出流量，当流出流量与注入流量相等时，表明流动已进入饱和阶段，记录此时的流量与模具上下表面压力传感器的读数。
[0018](6)数据处理:结合饱和阶段的树脂流量以及压力差，根据Darcy定律进行纤维预成型体Z向饱和渗透率的计算。
【主权项】
1.一种纤维预成型体Z向渗透率测试装置，其特征是，Z向渗透率测试装置包括测试用模具、树脂分配器和压力传感器三部分，测试用模具包括上模、下模和厚度调整框，其中厚度调整框是由四块等厚度垫块组成，四块等厚度垫块通过螺栓连接在一起，厚度调整框置于上模和下模之间，厚度调整框的螺栓连接处以及厚度调整框与上模和下模的配合处均设置了密封槽，树脂分配器由金属纤维编织而成的，多层复合结构，两个压力传感器通过螺接方式分别安装在上模和下模上。2.根据权利要求1所述的一种纤维预成型体Z向渗透率测试装置，其特征是，所述树脂分配器为具有柔度的金属材质的多层复合结构，金属材质的多层复合结构在X-、Y-和Z向网眼的疏密程度参数可调。3.根据权利要求1所述的一种纤维预成型体Z向渗透率测试装置，其特征是，所述压力传感器为钢质应变片压力传感器，压力传感器的灵敏度为±0.01kPa。
【专利摘要】本实用新型涉及一种纤维预成型体Z向渗透率测试装置。实现树脂沿预成型体厚度方向等截面流动的Z向渗透率测试装置。Z向渗透率测试装置包括测试用模具、树脂分配器和压力传感器三部分，测试用模具包括上模、下模和厚度调整框，其中厚度调整框是由四块等厚度垫块组成，四块等厚度垫块通过螺栓连接在一起，厚度调整框置于上模和下模之间，厚度调整框的螺栓连接处以及厚度调整框与上模和下模的配合处均设置了密封槽，树脂分配器由金属纤维编织而成的，多层复合结构，两个压力传感器通过螺接方式分别安装在上模和下模上。该测试装置可实现不同黏度树脂对纤维预成型体的Z向渗透率测试，有助于建立树脂黏度、纤维预成型体结构形式与Z向渗透率的关系。
【IPC分类】G01N15/08
【公开号】CN205317632
【申请号】CN201520995895
【发明人】李伟东, 刘刚, 包建文
【申请人】中国航空工业集团公司北京航空材料研究院
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2015年12月3日