一种预埋光纤光栅复合材料层合板制造方法
【专利摘要】本发明属于复合材料结构成型工艺技术，涉及一种预埋光纤光栅复合材料层合板制造方法。本发明利用高温光纤在高温高压条件下，高温光纤涂覆层保存良好，仍然具有较好的韧性特点，将高温光纤与普通光纤光栅结合，将普通光纤光栅和部分高温光纤预埋于复合材料预成型结构中，能保证光栅传感功能、保证复合材料的结构性能的前提下，有效防止光纤在脱模、运输、加工过程中，轻易就容易断裂的缺点，提高预埋光纤光栅的成活率。
【专利说明】一种预埋光纤光栅复合材料层合板制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于复合材料结构成型工艺技术，涉及一种预埋光纤光栅复合材料层合板制造方法。
【背景技术】
[0002]光纤光栅传感器作为一种新型的传感器件，具有居多优点:如重量轻、精度高、抗干扰、易成网，实时监测复合材料层合结构的损伤状况和寿命预测。光纤传感技术现已经在民用领域得到了大量应用，部分已经应用到航空、航天结构的研制过程中。
[0003]将光纤光栅传感器预埋于复合材料层合板中，就可以对层合板进行感知与预测。然而，中温固化复合材料层合板结构，通常要进入热压罐，经过高温高压处理，热压罐中层合板结构的固化温度一般在80°C?120°C，固化压力在I?6个大气压。普通光纤在60°C左右表面的涂覆层就融化了。缺少保护层的光纤光栅很脆，在脱模、运输、加工过程中，轻易就容易断裂。特别是在光纤伸出复合材料层板的位置，由于复合材料层板刚度较大，柔性较小，容易在出口处产生应力集中，所以预埋光纤在复合材料出口处更容易折断。无法将光信号传入到复材结构内部并对复材进行状态和寿命监测。
[0004]传统的方法是直接将普通的光纤光栅从复材结构表面或断面引出，因为高温高压，普通光纤光栅表面涂覆层融化，融化涂覆层后的光纤光栅，具有在脱模、运输和加工中容易被折断的缺点；采用将保护套嵌入到复材中，光纤从保护套引出的方法，同样容易引起光纤在脱模、运输和加工中容易被折断。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提出一种防止预埋光纤复合材料结构，在脱模、运输、加工的过程中断裂，生产合格有效的预埋光纤光栅复合材料层合结构的制造方法。本发明的技术解决方案是，
[0006](I)、根据复合材料预成型板的长度，截取一段长度小于复合材料预成型板长度的普通光纤光栅，
[0007](2)、截取2段高温光纤，分别焊接于普通光纤光栅的两端，焊接时，首先将高温光纤置于酒精灯上烧烤，去除高温光纤焊接节点处的涂覆层，去除涂覆层后用酒精清洗，再与去除涂覆层后的普通光纤光栅焊接；
[0008](3)、将焊接好的光纤光栅预埋于复合材料预成型板中，普通光纤光栅的光栅置于两个焊接节点之间，两个焊接节点均预埋在复合材料预成型板的中，高温光纤置于复合材料预成型板外，普通光纤光栅上按照设计需要再铺放预浸料；
[0009](4)、将暴露于复合材料层合板外的高温光纤，用脱模薄膜A4000材料包覆；
[0010](5)、按照通常的方法对预埋有光纤光栅的复合材料层合板进行封装、固化成型、脱模；脱模后，得到完好的预埋光纤复合材料层合板。
[0011]预埋在复合材料预成型板中的普通光纤光栅的数量大于I根时，暴露于复合材料预成型板外的每两根高温光纤之间采用脱模薄膜A4000材料隔离分开。
[0012]本发明具有的优点和有益效果，本发明利用高温光纤在高温高压条件下，高温光纤涂覆层保存良好，仍然具有较好的韧性特点，将高温光纤与普通光纤光栅结合，将普通光纤光栅和部分高温光纤预埋于复合材料预成型结构中，能保证光栅传感功能、保证复合材料的结构性能的前提下，有效防止光纤在脱模、运输、加工过程中，轻易就容易断裂的缺点，提高预埋光纤光栅的成活率。
[0013]本发明提出了一种预埋光纤光栅复合材料层合板制造工艺方法。这种方法利用高温光纤耐热性的特点，首先，采用普通的光纤光栅或采用普通光纤光栅焊接成串，根据需要截取一定的长度，其次，截取一定长度的高温光纤，将高温光纤和普通光纤光栅或光栅串焊接在一起，焊接前，将高温光纤置于酒精灯上烧烤，去除高温光纤焊接节点处的涂覆层，去除涂覆层后用酒精清洗。再次，将焊接好的光纤光栅预埋于复合材料层合板中，预埋时，需要注意将高温光纤和普通光纤的焊接点、普通光纤光栅都预埋包含在预成型板内。再次，将暴露于层合板外的光纤用脱模薄膜A4000材料隔离分开，对于I根光纤，可以用A4000材料直接包覆光纤进行隔离分开，对于多根光纤，可以对每根光纤分别包覆进行隔离，也可以按光纤层一次性进行隔离，最后，采用通常的方法对复合材料层合板封装、固化成型和脱模，得到预埋光纤光栅复合材料层合板。本发明对预埋光纤光栅的数量没有限制，突破了复合材料层合板预埋光纤光栅过程中，出口位置处光纤容易断裂的制造工艺瓶颈问题，促进光纤光栅传感器在复合材料层合结构中的工业应用。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本发明的示意平面图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图对本发明作详细说明，
[0016]第一步、首先根据复合材料层合板5的长度,截取一定长度的普通光纤光栅2。
[0017]第二步、截取2段高温光纤1，并与上述的普通光纤光栅2焊接起来，焊接节点处4，焊接时，需要去除高温光纤和普通光纤的涂覆层，可以将高温光纤置于酒精灯上烧烤，去除涂覆层后用酒精清洗，普通光纤光栅的光栅3置于两个焊接节点之间。
[0018]第三步、将焊接好的光纤光栅预埋于复合材料层合板I中。预埋时，需要注意将高温光纤和普通光纤光栅的焊接点、普通光纤光栅都预埋包含在预成型板内。
[0019]第四步、将暴露于层合板外的高温光纤1，用脱模薄膜A4000材料3隔离分开，对于I根光纤，可以用A4000材料直接包覆光纤进行隔离分开，对于多根光纤，可以对每根光纤分别包覆进行隔离，也可以按光纤层采用A4000材料一次性进行隔离。
[0020]第五步、按照通常的方法对预埋有光纤光栅的复合材料层合板进行封装、固化成型；脱模后，得到完好的预埋光纤复合材料层合板结构。
[0021]实施例
[0022]以一块400X500X 1.8(mmXmmXmm)预埋2根普通光纤光栅的10层复合材料层合板为例，说明采用本成型工艺的实施情况。
[0023]层合板铺层为(+45° /-45 ° /Fiber/Ο ° /0 ° /90 ° /90 ° /0 ° /0 ° /Fiber/-45° /+45° )采用T700/BA9906-2预浸料，单层厚度0.15mm,Fiber表示铺设光纤光栅传感器，
[0024]首先，截取普通光纤光栅长度约为300mm。如图1所示。
[0025]其次，截取高温光纤光栅2段，长度约为500mm。并与上述的普通光纤光栅焊接起来。焊接时，需要去除高温光纤和普通光纤的涂覆层，可以将高温光纤置于酒精灯上烧烤，去除涂覆层后用酒精清洗。
[0026]再次，将焊接好的光纤光栅预埋于复合材料预成型板中。预埋时，需要注意将高温光纤和普通光纤的焊接点、普通光纤光栅都预埋包含在预成型板内。
[0027]再次，将暴露于层合板外的高温光纤用脱模薄膜A4000材料隔离分开。
[0028]最后，按照通常的方法对复合材料层合板进行封装、固化成型、脱模。
[0029]相关操作完成后，得到完好的预埋光纤复合材料层合结构。
【权利要求】
1.一种预埋光纤光栅复合材料层合板的制造方法，其特征是， (1)、根据复合材料预成型板的长度，截取一段长度小于复合材料预成型板长度的普通光纤光栅， (2)、截取2段高温光纤，分别焊接于普通光纤光栅的两端，焊接时，首先将高温光纤置于酒精灯上烧烤，去除高温光纤焊接节点处的涂覆层，去除涂覆层后用酒精清洗，再与去除涂覆层后的普通光纤光栅焊接； (3)、将焊接好的光纤光栅放置在复合材料预成型板上，普通光纤光栅的光栅置于两个焊接节点之间，两个焊接节点均预埋在复合材料预成型板的中，高温光纤置于复合材料预成型板外，普通光纤光栅上按照设计需要再铺放预浸料； (4)、将暴露于复合材料层合板外的高温光纤，用脱模薄膜A4000材料包覆； (5)、按照通常的方法对预埋有光纤光栅的复合材料层合板进行封装、固化成型、脱模；脱模后，得到完好的预埋光纤复合材料层合板。
2.根据权利要求1所述的一种预埋光纤光栅复合材料层合板制造方法，其特征是，预埋在复合材料预成型板中的普通光纤光栅的数量大于I根时，暴露于复合材料预成型板外的每两根高温光纤之间采用脱模薄膜A4000材料隔离分开。
【文档编号】G02B6/02GK104199140SQ201410418609
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月22日 优先权日:2014年8月22日
【发明者】石庆华, 石林 申请人:中航复合材料有限责任公司