一种纤维织物厚向稳态渗透率的测量方法及测量系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种纤维织物厚向稳态渗透率的测量方法及测量系统，以及采用该系统测量纤维织物厚向稳态渗透率的方法。装置包括空气压缩机、压力调节阀、储液罐、阀门、压力表、塑料管、模具，其中模具由外部金属框架、筒形罐、多孔筛板，厚度调节垫块等构成，内部模腔直径为50mm。实验过程中，合模后纤维织物的总厚度的控制通过调节螺母实现。通过调节压力调节阀得到不同的注射压力。通过空气压缩机给纤维织物渗透率测量提供0.1～0.2MPa的注射压力，通过测量完全浸润后的纤维织物在一定时间内流出的液体质量来计算纤维织物的厚向渗透率。从而实现不同压力下，不同厚度纤维织物厚向稳态渗透率的测量。
【专利说明】
-种纤维织物厚向稳态渗透率的测量方法及测量系统
技术领域
[0001] 本发明属于树脂基纤维增强复合材料液态成型技术领域，具体设及一种纤维织物 厚向稳态渗透率的测量方法及测量系统，W及采用该系统测量纤维织物厚向稳态渗透率的 方法。
【背景技术】
[0002] 渗透率是表征在压力作用下流体在多孔介质中流动难易程度的参数，厚向渗透率 是反映流体通过纤维织物厚度方向时所受阻力情况的参数，渗透率越大表示多孔介质对流 体的流动阻力越小。采用RTM注射成型或真空袋工艺制备树脂基复合材料的过程中，预成形 体的渗透率是预测复合材料液态成型工艺充模过程，进行模具设计和工艺优化的重要参 数，影响真空作用下树脂流动和气体排出的关键因素之一，从而在一定程度上影响复合材 料制件的成型质量。目前绝大多数的液态成型工艺的充模过程及优化设计仅限于面内渗透 率，而对制造复杂形状和结构的复合材料而言，仅获取面内渗透率是远不能够满足实际要 求的。随着复合材料结构件的应用越来越广泛，预成型体结构的多样化，纤维织物厚向渗透 率的测量装置和实现方法越来越具有重要意义。
[0003] 在现有的纤维织物厚度方向渗透率测试装置中，专利200710099160.6"纤维铺层 面内及厚度方向渗透率测试装置与饱和渗透率测试方法"和专利201210301604.0"-种纤 维织物厚度方向渗透率测试装置和测试方法"不能测试不同注射压力下相同层数纤维织物 的渗透率W及相同压力下不同层数纤维织物的渗透率而且装置结构复杂，成本高，操作复 杂。
【发明内容】
[0004] 要解决的技术问题
[0005] 为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种纤维织物厚向稳态渗透率的测量 方法及测量系统，W及采用该系统测量纤维织物厚向稳态渗透率的方法。
[0006] 技术方案
[0007] -种纤维织物厚向稳态渗透率的测量方法，其特征在于：
[000引步骤1: W液体完全浸润纤维织物；
[0009] 步骤2:在浸润纤维织物的厚向施加0.1~0.2M化的压力Po;
[0010] 步骤3:计算纤维织物厚向渗透率
痒中m为t时间内液体流出的质量，S 为液体流经横截面面积，L为纤维织物厚度，K为渗透率，I^o为施加的压力，y为液体的粘度，P 为液体的密度。
[0011] -种实现所述纤维织物厚向稳态渗透率的测量方法的系统，其特征在于包括空气 压缩机1、压力调节阀2、储液罐3、阀口4、压力表5、模具6和天平7;空气压缩机1通过压力调 节阀2管路连接储液罐3,储液罐3通过阀口4管路连接模具6下端的进液口，模具6上端的出 液口管路出口置于天平7上的砰盘;所述模具6包括出液口管路12、筒形罐14、两块多孔筛板 15和活塞杆16;两块与筒形罐14内径相吻合的多孔筛板15位于筒形罐14内，筒形罐14的下 端设有进液口，上端设有活塞杆16,侧壁设有出液口管路12,且位于多孔筛板15的上端。
[0012] 所述活塞杆16调节螺母10的上端设有控制纤维织物厚度的厚度调节垫块9。
[0013] -种利用所述系统进行纤维织物厚向稳态渗透率的测量方法，其特征在于步骤如 下：
[0014] 步骤1:将模具表面擦拭干净，惊干，然后采用两块多孔筛板夹住被测纤维织物后 一并置于筒形罐14内，并使得出液口管路12位于多孔筛板的上端;采用活塞杆上垫厚度调 节垫块调节螺母控制纤维织物厚度.
[0015] 步骤2:打开空气压缩机，将阀口打开，通过模具6下端的进液口向筒形罐内注入液 体，液体穿过多孔筛板浸润纤维织物，当筒形罐的出液口管路12有液体流出时，认为液体完 全浸润纤维织物；
[0016] 步骤3:调节压力阐.化幸Il所需注射压力后，通过天平称量t时间内从筒形罐出口流 出的液体的质量m，根据
求解纤维织物厚向稳态渗透率K，式中m为一定时间t内液 体流出质量，S为液体流经横截曲苗积，L为纤维织物厚度，Po为注射压力，y为液体的粘度，P 为液体的密度。
[0017]有益效果
[0018] 本发明提出的一种纤维织物厚向稳态渗透率的测量方法及测量系统，W及采用该 系统测量纤维织物厚向稳态渗透率的方法。装置包括空气压缩机、压力调节阀、储液罐、阀 n、压力表、塑料管、模具，其中模具由外部金属框架、筒形罐、多孔筛板，厚度调节垫块等构 成，内部模腔直径为50mm。实验过程中，合模后纤维织物的总厚度的控制通过调节螺母实 现。通过调节压力调节阀得到不同的注射压力。通过空气压缩机给纤维织物渗透率测量提 供0.1~0.2MPa的注射压力，通过测量完全浸润后的纤维织物在一定时间内流出的液体质 量来计算纤维织物的厚向渗透率。从而实现不同压力下，不同厚度纤维织物厚向稳态渗透 率的测量。
【附图说明】
[0019] 图1为测量装置的整体结构示意图
[0020] 图2为模具6示意图
[0021] 其中：1、空气压缩机2、压力调节阀3、储液罐4、阀口 5、压力表6、模具7、天平 8、相机9、厚度调节垫块10、调节螺母11、外部金属框架12、塑料管13、纤维织物14、筒 形罐15、多孔筛板16、活塞杆。
【具体实施方式】
[0022] 现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
[0023] ，本发明方法，目的在于主要用于测量不同注射压力下相同层数纤维织物的渗透 率W及相同压力下不同层数纤维织物的渗透率。本测量方法通过空气压缩机给纤维织物渗 透率测量提供压力，通过测量完全浸润后的纤维织物在一定时间内流出的液体质量来估算 纤维织物的渗透率。
[0024] 估算纤维织物厚向渗透率的公式
[0025]
[00%]共^111户」一疋村间t内液体流出质量，S为液体流经横截面面积，L为纤维织物厚度， K为渗透率，Po为注射压力，y为液体的粘度，P为液体的密度。
[0027] 测量装置包括空气压缩机、压力调节阀、储液罐、阀口、压力表、塑料管、模具，其中 模具由外部金属框架、筒形罐、多孔筛板，厚度调节垫块等构成，内部模腔直径为50mm。实验 过程中，合模后纤维织物的总厚度的控制通过调节螺母实现。通过调节压力调节阀得到不 同的注射压力。
[0028] 所述一种纤维织物厚向稳态渗透率的测量装置，其特征在于:通过空气压缩机给 纤维织物渗透率测量提供0.1~0.2M化的压力，通过测量完全浸润后的纤维织物在一定时 间内流出的液体质量来计算纤维织物的渗透率。
[0029] 所述一种纤维织物厚向稳态渗透率的测量装置，其特征在于:通过调节压力调节 阀，可W测量不同压力下纤维织物厚向稳态渗透率。
[0030] 所述一种纤维织物厚向稳态渗透率的测量装置，其特征在于:通过垫厚度调节垫 块并调节螺母实现不同厚度纤维织物厚向稳态渗透率的测量。
[0031] 所述一种纤维织物厚向稳态渗透率的测量装置，其特征在于:纤维织物的充模过 程是在筒形罐中进行的，而该装置良好的气密性保证了实验结果的准确性。
[0032] 所述一种纤维织物厚向稳态渗透率的测量装置，其特征在于:该测试装置通用性 强，可W测量不同材料，不同几何构型纤维织物厚向稳态渗透率。
[0033] 所述一种纤维织物厚向稳态渗透率的测量装置，其特征在于：多孔筛板是带若干 圆孔的不诱钢板，有利于流体同步、均匀地流进流出纤维织物，并保证纤维织物的平整性， 增加厚度方向渗透率测试的准确度。
[0034] 所述一种纤维织物向稳态渗透率的测量方法，其特征在于:包括W下步骤：
[0035] 步骤1:打开筒形罐，用丙酬等溶剂将模具表面擦拭干净，惊干;在筒形罐内分别放 入多孔筛板、纤维织物、多孔筛板，通过在活塞杆上垫厚度调节垫块并调节螺母实现纤维织 物厚度控制。
[0036] 步骤2:打开空气压缩机，将阀口打开，向筒形罐内注入液体，使筒形罐内的液体浸 润纤维织物，当筒形罐出口有液体流出时，认为液体完全浸润纤维织物。
[0037] 步骤3 :在液体完全浸润纤维织物后，调节压力阀，达到所需注射压力后，通过天平 称量t时间内从筒形罐出口流出的液体的质量m，由公式
解纤维织物厚向稳态 渗透率K，式中m为一定时间t内液体流出质量，S为液体流经横截面面积，L为纤维织物厚度， Po为注射压力，y为液体的粘度，P为液体的密度。
[0038] 参照附图，本实施例中的纤维织物厚向稳态渗透率的测量装置包括空气压缩机1、 压力调节阀2、储液罐3、阀口 4、压力表5、模具6,其中模具6由厚度调节垫块9、调节螺母10、 外部金属框架11、筒形罐14、多孔筛板15构成，筒形罐内部模腔直径为50mm。筒形罐14固定 在外部金属框架11上，在活塞杆16顶端有一个调节螺母10,通过在调节螺母10与外部金属 框架11之间垫厚度调节垫块并旋合调节螺母实现待测纤维织物的厚度调节。
[0039] 实验过程中，合模后纤维织物的总厚度的控制通过调节螺母实现。通过调节压力 调节阀得到不同的注射压力。由于测量纤维织物渗透率的装置需要空气压缩机提供压力， 所W装置在连接过程中需要用螺纹W及生料带进行连接。该装置采用指针式压力表，所W 在安装过程中加入了阀口，W便节省调节压力的时间。测试流体在压缩空气的推动下，从模 具底部中屯、注入，在侧壁流出。利用天平对流体进行称重，上方的摄像机记录液体重量的变 化。根据一定时间内流体质量的变化即可求解单位时间内的体积流量Q。
[0040] 本实施例的纤维织物厚度方向稳态渗透率的测试方法，包括如下步骤：
[0041] 步骤1:打开筒形罐，用丙酬等溶剂将模具表面擦拭干净，惊干;在筒形罐内分别放 入多孔筛板、纤维织物、多孔筛板，通过在活塞杆上垫厚度调节垫块并调节螺母实现纤维织 物厚度控制。
[0042] 步骤2:打开空气压缩机，将阀口打开，向筒形罐内注入液体，使筒形罐内的液体浸 润纤维织物，当筒形罐出口有液体流出时，认为液体完全浸润纤维织物。
[0043] 步骤3:在液体完全浸润纤维束后，调节压力阀，达到所需注射压力后，通过天平称 量t时间内从筒形罐出口流出的液体的质量m，由公：
摔纤维织物厚向稳态渗 透率K，式中m为一定时间t内液体流出质量，S为液体流经横截面面积，L为纤维织物厚度，Po 为注射压力，y为液体的粘度，P为液体的密度。
[0044] 本发明相比现有技术，实现了不同压力下，不同厚度纤维织物厚向稳态渗透率的 测量。其测量过程简单，可操作性强，实验数据可靠。
【主权项】
1. 一种纤维织物厚向稳态渗透率的测量方法，其特征在于： 步骤1:以液体完全浸润纤维织物； 步骤2:在浸润纤维织物的厚向施加0 · 1~0 · 2MPa的压力Po; 步骤3 :计算纤维织物厚向渗透率，其中m为t时间内液体流出的质量，s为液 体流经横截面面积，L为纤维织物厚度，K为渗透率，Po为施加的压力，μ为液体的粘度，P为液 体的密度。2. -种实现权利要求1所述纤维织物厚向稳态渗透率的测量方法的系统，其特征在于 包括空气压缩机(1)、压力调节阀（2)、储液罐(3)、阀门（4)、压力表(5)、模具(6)和天平(7); 空气压缩机（1)通过压力调节阀（2)管路连接储液罐(3)，储液罐(3)通过阀门（4)管路连接 模具(6)下端的进液口，模具(6)上端的出液口管路出口置于天平（7)上的秤盘;所述模具 (6)包括出液口管路（12)、筒形罐（14)、两块多孔筛板（15)和活塞杆（16);两块与筒形罐 (14)内径相吻合的多孔筛板（15)位于筒形罐（14)内，筒形罐（14)的下端设有进液口，上端 设有活塞杆(16)，侧壁设有出液口管路(12)，且位于多孔筛板(15)的上端。3. 根据权利要求2所述纤维织物厚向稳态渗透率的测量方法的系统，其特征在于:所述 活塞杆(16)调节螺母(10)的上端设有控制纤维织物厚度的厚度调节垫块(9)。4. 一种利用权利要求2或3所述系统进行纤维织物厚向稳态渗透率的测量方法，其特征 在于步骤如下： 步骤1:将模具表面擦拭干净，晾干，然后采用两块多孔筛板夹住被测纤维织物后一并 置于筒形罐（14)内，并使得出液口管路（12)位于多孔筛板的上端;采用活塞杆上垫厚度调 节垫块调节螺母控制纤维织物厚度； 步骤2:打开空气压缩机，将阀门打开，通过模具（6)下端的进液口向筒形罐内注入液 体，液体穿过多孔筛板浸润纤维织物，当筒形罐的出液口管路（12)有液体流出时，认为液体 完全浸润纤维织物； 步骤3:调节压力阀，达到所需注射压力后，通过天平称量t时间内从筒形罐出口流出的 液体的质量m，根携求解纤维织物厚向稳态渗透率K，式中m为一定时间t内液体流 出质量，s为液体流经横截面面积，L为纤维织物厚度，Po为注射压力，μ为液体的粘度，P为液 体的密度。
【文档编号】G01N15/08GK105954169SQ201610247134
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年4月20日
【发明人】蒋建军, 苏洋, 周林超, 郭强, 徐楚朦, 姚旭明
【申请人】西北工业大学