一種纖維織物厚向穩(wěn)態(tài)滲透率的測(cè)量方法及測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種纖維織物厚向穩(wěn)態(tài)滲透率的測(cè)量方法及測(cè)量系統(tǒng)，以及采用該系統(tǒng)測(cè)量纖維織物厚向穩(wěn)態(tài)滲透率的方法。裝置包括空氣壓縮機(jī)、壓力調(diào)節(jié)閥、儲(chǔ)液罐、閥門、壓力表、塑料管、模具，其中模具由外部金屬框架、筒形罐、多孔篩板，厚度調(diào)節(jié)墊塊等構(gòu)成，內(nèi)部模腔直徑為50mm。實(shí)驗(yàn)過程中，合模后纖維織物的總厚度的控制通過調(diào)節(jié)螺母實(shí)現(xiàn)。通過調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié)閥得到不同的注射壓力。通過空氣壓縮機(jī)給纖維織物滲透率測(cè)量提供0.1～0.2MPa的注射壓力，通過測(cè)量完全浸潤(rùn)后的纖維織物在一定時(shí)間內(nèi)流出的液體質(zhì)量來計(jì)算纖維織物的厚向滲透率。從而實(shí)現(xiàn)不同壓力下，不同厚度纖維織物厚向穩(wěn)態(tài)滲透率的測(cè)量。
【專利說明】
-種纖維織物厚向穩(wěn)態(tài)滲透率的測(cè)量方法及測(cè)量系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于樹脂基纖維增強(qiáng)復(fù)合材料液態(tài)成型技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種纖維織物 厚向穩(wěn)態(tài)滲透率的測(cè)量方法及測(cè)量系統(tǒng)，W及采用該系統(tǒng)測(cè)量纖維織物厚向穩(wěn)態(tài)滲透率的 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 滲透率是表征在壓力作用下流體在多孔介質(zhì)中流動(dòng)難易程度的參數(shù)，厚向滲透率 是反映流體通過纖維織物厚度方向時(shí)所受阻力情況的參數(shù)，滲透率越大表示多孔介質(zhì)對(duì)流 體的流動(dòng)阻力越小。采用RTM注射成型或真空袋工藝制備樹脂基復(fù)合材料的過程中，預(yù)成形 體的滲透率是預(yù)測(cè)復(fù)合材料液態(tài)成型工藝充模過程，進(jìn)行模具設(shè)計(jì)和工藝優(yōu)化的重要參 數(shù)，影響真空作用下樹脂流動(dòng)和氣體排出的關(guān)鍵因素之一，從而在一定程度上影響復(fù)合材 料制件的成型質(zhì)量。目前絕大多數(shù)的液態(tài)成型工藝的充模過程及優(yōu)化設(shè)計(jì)僅限于面內(nèi)滲透 率，而對(duì)制造復(fù)雜形狀和結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料而言，僅獲取面內(nèi)滲透率是遠(yuǎn)不能夠滿足實(shí)際要 求的。隨著復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件的應(yīng)用越來越廣泛，預(yù)成型體結(jié)構(gòu)的多樣化，纖維織物厚向滲透 率的測(cè)量裝置和實(shí)現(xiàn)方法越來越具有重要意義。
[0003] 在現(xiàn)有的纖維織物厚度方向滲透率測(cè)試裝置中，專利200710099160.6"纖維鋪層 面內(nèi)及厚度方向滲透率測(cè)試裝置與飽和滲透率測(cè)試方法"和專利201210301604.0"-種纖 維織物厚度方向滲透率測(cè)試裝置和測(cè)試方法"不能測(cè)試不同注射壓力下相同層數(shù)纖維織物 的滲透率W及相同壓力下不同層數(shù)纖維織物的滲透率而且裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，操作復(fù) 雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 要解決的技術(shù)問題
[0005] 為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種纖維織物厚向穩(wěn)態(tài)滲透率的測(cè)量 方法及測(cè)量系統(tǒng)，W及采用該系統(tǒng)測(cè)量纖維織物厚向穩(wěn)態(tài)滲透率的方法。
[0006] 技術(shù)方案
[0007] -種纖維織物厚向穩(wěn)態(tài)滲透率的測(cè)量方法，其特征在于：
[000引步驟1: W液體完全浸潤(rùn)纖維織物；
[0009] 步驟2:在浸潤(rùn)纖維織物的厚向施加0.1~0.2M化的壓力Po;
[0010] 步驟3:計(jì)算纖維織物厚向滲透率
癢中m為t時(shí)間內(nèi)液體流出的質(zhì)量，S 為液體流經(jīng)橫截面面積，L為纖維織物厚度，K為滲透率，I^o為施加的壓力，y為液體的粘度，P 為液體的密度。
[0011] -種實(shí)現(xiàn)所述纖維織物厚向穩(wěn)態(tài)滲透率的測(cè)量方法的系統(tǒng)，其特征在于包括空氣 壓縮機(jī)1、壓力調(diào)節(jié)閥2、儲(chǔ)液罐3、閥口4、壓力表5、模具6和天平7;空氣壓縮機(jī)1通過壓力調(diào) 節(jié)閥2管路連接儲(chǔ)液罐3,儲(chǔ)液罐3通過閥口4管路連接模具6下端的進(jìn)液口，模具6上端的出 液口管路出口置于天平7上的砰盤;所述模具6包括出液口管路12、筒形罐14、兩塊多孔篩板 15和活塞桿16;兩塊與筒形罐14內(nèi)徑相吻合的多孔篩板15位于筒形罐14內(nèi)，筒形罐14的下 端設(shè)有進(jìn)液口，上端設(shè)有活塞桿16,側(cè)壁設(shè)有出液口管路12,且位于多孔篩板15的上端。
[0012] 所述活塞桿16調(diào)節(jié)螺母10的上端設(shè)有控制纖維織物厚度的厚度調(diào)節(jié)墊塊9。
[0013] -種利用所述系統(tǒng)進(jìn)行纖維織物厚向穩(wěn)態(tài)滲透率的測(cè)量方法，其特征在于步驟如 下：
[0014] 步驟1:將模具表面擦拭干凈，驚干，然后采用兩塊多孔篩板夾住被測(cè)纖維織物后 一并置于筒形罐14內(nèi)，并使得出液口管路12位于多孔篩板的上端;采用活塞桿上墊厚度調(diào) 節(jié)墊塊調(diào)節(jié)螺母控制纖維織物厚度.
[0015] 步驟2:打開空氣壓縮機(jī)，將閥口打開，通過模具6下端的進(jìn)液口向筒形罐內(nèi)注入液 體，液體穿過多孔篩板浸潤(rùn)纖維織物，當(dāng)筒形罐的出液口管路12有液體流出時(shí)，認(rèn)為液體完 全浸潤(rùn)纖維織物；
[0016] 步驟3:調(diào)節(jié)壓力闡.化幸Il所需注射壓力后，通過天平稱量t時(shí)間內(nèi)從筒形罐出口流 出的液體的質(zhì)量m，根據(jù)
求解纖維織物厚向穩(wěn)態(tài)滲透率K，式中m為一定時(shí)間t內(nèi)液 體流出質(zhì)量，S為液體流經(jīng)橫截曲苗積，L為纖維織物厚度，Po為注射壓力，y為液體的粘度，P 為液體的密度。
[0017]有益效果
[0018] 本發(fā)明提出的一種纖維織物厚向穩(wěn)態(tài)滲透率的測(cè)量方法及測(cè)量系統(tǒng)，W及采用該 系統(tǒng)測(cè)量纖維織物厚向穩(wěn)態(tài)滲透率的方法。裝置包括空氣壓縮機(jī)、壓力調(diào)節(jié)閥、儲(chǔ)液罐、閥 n、壓力表、塑料管、模具，其中模具由外部金屬框架、筒形罐、多孔篩板，厚度調(diào)節(jié)墊塊等構(gòu) 成，內(nèi)部模腔直徑為50mm。實(shí)驗(yàn)過程中，合模后纖維織物的總厚度的控制通過調(diào)節(jié)螺母實(shí) 現(xiàn)。通過調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié)閥得到不同的注射壓力。通過空氣壓縮機(jī)給纖維織物滲透率測(cè)量提 供0.1~0.2MPa的注射壓力，通過測(cè)量完全浸潤(rùn)后的纖維織物在一定時(shí)間內(nèi)流出的液體質(zhì) 量來計(jì)算纖維織物的厚向滲透率。從而實(shí)現(xiàn)不同壓力下，不同厚度纖維織物厚向穩(wěn)態(tài)滲透 率的測(cè)量。
【附圖說明】
[0019] 圖1為測(cè)量裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖
[0020] 圖2為模具6示意圖
[0021] 其中：1、空氣壓縮機(jī)2、壓力調(diào)節(jié)閥3、儲(chǔ)液罐4、閥口 5、壓力表6、模具7、天平 8、相機(jī)9、厚度調(diào)節(jié)墊塊10、調(diào)節(jié)螺母11、外部金屬框架12、塑料管13、纖維織物14、筒 形罐15、多孔篩板16、活塞桿。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 現(xiàn)結(jié)合實(shí)施例、附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述：
[0023] ，本發(fā)明方法，目的在于主要用于測(cè)量不同注射壓力下相同層數(shù)纖維織物的滲透 率W及相同壓力下不同層數(shù)纖維織物的滲透率。本測(cè)量方法通過空氣壓縮機(jī)給纖維織物滲 透率測(cè)量提供壓力，通過測(cè)量完全浸潤(rùn)后的纖維織物在一定時(shí)間內(nèi)流出的液體質(zhì)量來估算 纖維織物的滲透率。
[0024] 估算纖維織物厚向滲透率的公式
[0025]
[00%]共^111戶」一疋村間t內(nèi)液體流出質(zhì)量，S為液體流經(jīng)橫截面面積，L為纖維織物厚度， K為滲透率，Po為注射壓力，y為液體的粘度，P為液體的密度。
[0027] 測(cè)量裝置包括空氣壓縮機(jī)、壓力調(diào)節(jié)閥、儲(chǔ)液罐、閥口、壓力表、塑料管、模具，其中 模具由外部金屬框架、筒形罐、多孔篩板，厚度調(diào)節(jié)墊塊等構(gòu)成，內(nèi)部模腔直徑為50mm。實(shí)驗(yàn) 過程中，合模后纖維織物的總厚度的控制通過調(diào)節(jié)螺母實(shí)現(xiàn)。通過調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié)閥得到不 同的注射壓力。
[0028] 所述一種纖維織物厚向穩(wěn)態(tài)滲透率的測(cè)量裝置，其特征在于:通過空氣壓縮機(jī)給 纖維織物滲透率測(cè)量提供0.1~0.2M化的壓力，通過測(cè)量完全浸潤(rùn)后的纖維織物在一定時(shí) 間內(nèi)流出的液體質(zhì)量來計(jì)算纖維織物的滲透率。
[0029] 所述一種纖維織物厚向穩(wěn)態(tài)滲透率的測(cè)量裝置，其特征在于:通過調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié) 閥，可W測(cè)量不同壓力下纖維織物厚向穩(wěn)態(tài)滲透率。
[0030] 所述一種纖維織物厚向穩(wěn)態(tài)滲透率的測(cè)量裝置，其特征在于:通過墊厚度調(diào)節(jié)墊 塊并調(diào)節(jié)螺母實(shí)現(xiàn)不同厚度纖維織物厚向穩(wěn)態(tài)滲透率的測(cè)量。
[0031] 所述一種纖維織物厚向穩(wěn)態(tài)滲透率的測(cè)量裝置，其特征在于:纖維織物的充模過 程是在筒形罐中進(jìn)行的，而該裝置良好的氣密性保證了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。
[0032] 所述一種纖維織物厚向穩(wěn)態(tài)滲透率的測(cè)量裝置，其特征在于:該測(cè)試裝置通用性 強(qiáng)，可W測(cè)量不同材料，不同幾何構(gòu)型纖維織物厚向穩(wěn)態(tài)滲透率。
[0033] 所述一種纖維織物厚向穩(wěn)態(tài)滲透率的測(cè)量裝置，其特征在于：多孔篩板是帶若干 圓孔的不誘鋼板，有利于流體同步、均勻地流進(jìn)流出纖維織物，并保證纖維織物的平整性， 增加厚度方向滲透率測(cè)試的準(zhǔn)確度。
[0034] 所述一種纖維織物向穩(wěn)態(tài)滲透率的測(cè)量方法，其特征在于:包括W下步驟：
[0035] 步驟1:打開筒形罐，用丙酬等溶劑將模具表面擦拭干凈，驚干;在筒形罐內(nèi)分別放 入多孔篩板、纖維織物、多孔篩板，通過在活塞桿上墊厚度調(diào)節(jié)墊塊并調(diào)節(jié)螺母實(shí)現(xiàn)纖維織 物厚度控制。
[0036] 步驟2:打開空氣壓縮機(jī)，將閥口打開，向筒形罐內(nèi)注入液體，使筒形罐內(nèi)的液體浸 潤(rùn)纖維織物，當(dāng)筒形罐出口有液體流出時(shí)，認(rèn)為液體完全浸潤(rùn)纖維織物。
[0037] 步驟3 :在液體完全浸潤(rùn)纖維織物后，調(diào)節(jié)壓力閥，達(dá)到所需注射壓力后，通過天平 稱量t時(shí)間內(nèi)從筒形罐出口流出的液體的質(zhì)量m，由公式
解纖維織物厚向穩(wěn)態(tài) 滲透率K，式中m為一定時(shí)間t內(nèi)液體流出質(zhì)量，S為液體流經(jīng)橫截面面積，L為纖維織物厚度， Po為注射壓力，y為液體的粘度，P為液體的密度。
[0038] 參照附圖，本實(shí)施例中的纖維織物厚向穩(wěn)態(tài)滲透率的測(cè)量裝置包括空氣壓縮機(jī)1、 壓力調(diào)節(jié)閥2、儲(chǔ)液罐3、閥口 4、壓力表5、模具6,其中模具6由厚度調(diào)節(jié)墊塊9、調(diào)節(jié)螺母10、 外部金屬框架11、筒形罐14、多孔篩板15構(gòu)成，筒形罐內(nèi)部模腔直徑為50mm。筒形罐14固定 在外部金屬框架11上，在活塞桿16頂端有一個(gè)調(diào)節(jié)螺母10,通過在調(diào)節(jié)螺母10與外部金屬 框架11之間墊厚度調(diào)節(jié)墊塊并旋合調(diào)節(jié)螺母實(shí)現(xiàn)待測(cè)纖維織物的厚度調(diào)節(jié)。
[0039] 實(shí)驗(yàn)過程中，合模后纖維織物的總厚度的控制通過調(diào)節(jié)螺母實(shí)現(xiàn)。通過調(diào)節(jié)壓力 調(diào)節(jié)閥得到不同的注射壓力。由于測(cè)量纖維織物滲透率的裝置需要空氣壓縮機(jī)提供壓力， 所W裝置在連接過程中需要用螺紋W及生料帶進(jìn)行連接。該裝置采用指針式壓力表，所W 在安裝過程中加入了閥口，W便節(jié)省調(diào)節(jié)壓力的時(shí)間。測(cè)試流體在壓縮空氣的推動(dòng)下，從模 具底部中屯、注入，在側(cè)壁流出。利用天平對(duì)流體進(jìn)行稱重，上方的攝像機(jī)記錄液體重量的變 化。根據(jù)一定時(shí)間內(nèi)流體質(zhì)量的變化即可求解單位時(shí)間內(nèi)的體積流量Q。
[0040] 本實(shí)施例的纖維織物厚度方向穩(wěn)態(tài)滲透率的測(cè)試方法，包括如下步驟：
[0041] 步驟1:打開筒形罐，用丙酬等溶劑將模具表面擦拭干凈，驚干;在筒形罐內(nèi)分別放 入多孔篩板、纖維織物、多孔篩板，通過在活塞桿上墊厚度調(diào)節(jié)墊塊并調(diào)節(jié)螺母實(shí)現(xiàn)纖維織 物厚度控制。
[0042] 步驟2:打開空氣壓縮機(jī)，將閥口打開，向筒形罐內(nèi)注入液體，使筒形罐內(nèi)的液體浸 潤(rùn)纖維織物，當(dāng)筒形罐出口有液體流出時(shí)，認(rèn)為液體完全浸潤(rùn)纖維織物。
[0043] 步驟3:在液體完全浸潤(rùn)纖維束后，調(diào)節(jié)壓力閥，達(dá)到所需注射壓力后，通過天平稱 量t時(shí)間內(nèi)從筒形罐出口流出的液體的質(zhì)量m，由公：
摔纖維織物厚向穩(wěn)態(tài)滲 透率K，式中m為一定時(shí)間t內(nèi)液體流出質(zhì)量，S為液體流經(jīng)橫截面面積，L為纖維織物厚度，Po 為注射壓力，y為液體的粘度，P為液體的密度。
[0044] 本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了不同壓力下，不同厚度纖維織物厚向穩(wěn)態(tài)滲透率的 測(cè)量。其測(cè)量過程簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可靠。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種纖維織物厚向穩(wěn)態(tài)滲透率的測(cè)量方法，其特征在于： 步驟1:以液體完全浸潤(rùn)纖維織物； 步驟2:在浸潤(rùn)纖維織物的厚向施加0 · 1~0 · 2MPa的壓力Po; 步驟3 :計(jì)算纖維織物厚向滲透率，其中m為t時(shí)間內(nèi)液體流出的質(zhì)量，s為液 體流經(jīng)橫截面面積，L為纖維織物厚度，K為滲透率，Po為施加的壓力，μ為液體的粘度，P為液 體的密度。2. -種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述纖維織物厚向穩(wěn)態(tài)滲透率的測(cè)量方法的系統(tǒng)，其特征在于 包括空氣壓縮機(jī)(1)、壓力調(diào)節(jié)閥（2)、儲(chǔ)液罐(3)、閥門（4)、壓力表(5)、模具(6)和天平(7); 空氣壓縮機(jī)（1)通過壓力調(diào)節(jié)閥（2)管路連接儲(chǔ)液罐(3)，儲(chǔ)液罐(3)通過閥門（4)管路連接 模具(6)下端的進(jìn)液口，模具(6)上端的出液口管路出口置于天平（7)上的秤盤;所述模具 (6)包括出液口管路（12)、筒形罐（14)、兩塊多孔篩板（15)和活塞桿（16);兩塊與筒形罐 (14)內(nèi)徑相吻合的多孔篩板（15)位于筒形罐（14)內(nèi)，筒形罐（14)的下端設(shè)有進(jìn)液口，上端 設(shè)有活塞桿(16)，側(cè)壁設(shè)有出液口管路(12)，且位于多孔篩板(15)的上端。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述纖維織物厚向穩(wěn)態(tài)滲透率的測(cè)量方法的系統(tǒng)，其特征在于:所述 活塞桿(16)調(diào)節(jié)螺母(10)的上端設(shè)有控制纖維織物厚度的厚度調(diào)節(jié)墊塊(9)。4. 一種利用權(quán)利要求2或3所述系統(tǒng)進(jìn)行纖維織物厚向穩(wěn)態(tài)滲透率的測(cè)量方法，其特征 在于步驟如下： 步驟1:將模具表面擦拭干凈，晾干，然后采用兩塊多孔篩板夾住被測(cè)纖維織物后一并 置于筒形罐（14)內(nèi)，并使得出液口管路（12)位于多孔篩板的上端;采用活塞桿上墊厚度調(diào) 節(jié)墊塊調(diào)節(jié)螺母控制纖維織物厚度； 步驟2:打開空氣壓縮機(jī)，將閥門打開，通過模具（6)下端的進(jìn)液口向筒形罐內(nèi)注入液 體，液體穿過多孔篩板浸潤(rùn)纖維織物，當(dāng)筒形罐的出液口管路（12)有液體流出時(shí)，認(rèn)為液體 完全浸潤(rùn)纖維織物； 步驟3:調(diào)節(jié)壓力閥，達(dá)到所需注射壓力后，通過天平稱量t時(shí)間內(nèi)從筒形罐出口流出的 液體的質(zhì)量m，根攜求解纖維織物厚向穩(wěn)態(tài)滲透率K，式中m為一定時(shí)間t內(nèi)液體流 出質(zhì)量，s為液體流經(jīng)橫截面面積，L為纖維織物厚度，Po為注射壓力，μ為液體的粘度，P為液 體的密度。
【文檔編號(hào)】G01N15/08GK105954169SQ201610247134
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年4月20日
【發(fā)明人】蔣建軍, 蘇洋, 周林超, 郭強(qiáng), 徐楚朦, 姚旭明
【申請(qǐng)人】西北工業(yè)大學(xué)