[实用新型]一种实验室用碳纤维切断模拟装置

说明书

技术领域

本实用新型是一种实验室用碳纤维切断模拟装置，具体的说是一种可以精确控制碳纤维切断过程纤维张力和切断角度、切断速度的切断力实时测量装置。

背景技术

碳纤维及其复合材料具有比强度高，比模量高，耐高温，耐腐蚀，导电性能好，传热系数小等一系列优异性能，近年来碳纤维及其复合材料的应用十分广泛；

与长丝碳纤维相比，短切碳纤维能够与搅拌、喷射和注塑等方式结合，制备复合材料的工艺更为简单、高效和灵活多样。短切碳纤维的生产是将连续的碳纤维丝束切断为毫米甚至是微米量级的纤维片段。目前碳纤维短切，主要直接引用化学纤维短切技术，即使在世界领先水平的发达国家著名企业，仍普遍存在短切碳纤维质量低（短切率低、丝束发散）、刀具磨损严重、生产效率低。相比于传统化学纤维，碳纤维属于乱层石墨结构，具有显著的皮芯结构（芯部与表皮结构不一致），具有高强度（理论180GPa）、高模量、耐磨、直径微小等一系列特点，在短切过程中展现出有别于传统化学纤维的特点。

针对碳纤维短切出现的上述问题，需要进行短切实验研究短切机理以改进短切设备和技术。若直接在生产条件下进行实验，一方面操作难度大，改变参数频繁停机拆卸，影响生产效率，成本高，另一方面无法获得准确的切断力，不利于对短切过程的深入研究。因此急需设计一种实用、可靠的实验室用碳纤维切断模拟装置。现有技术中有中国注册专利第200810202239.1号“实验用短纤维模拟装置及方法”。在该现有技术中公开了一种实验用短纤维模拟装置，如图三所示。此装置结构简单，可合理模拟实际生产短纤维的切断的原理与过程，但是此实用新型无法提供切断过程中切断力的变化和纤维张力的具体数值，切断力研究是研究短切机理的重要途径，对于辅助研究刀具磨损，切断效率具有重要作用，有利于指导实际生产中碳纤维短切刀具的选用与日常维护；该现有技术中通过张紧架调节纤维张力，无法得到较大的纤维张力。实际生产过程中纤维张力是可调的，研究纤维张力对碳纤维短切过程的影响，不仅可以对高效率生产提供指导，还可以进一步了解短切机理。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供一中实验室用碳纤维切断模拟装置，此装置可以通过精确控制碳纤维切断过程纤维张力和切断角度、切断速度来研究碳纤维的切断过程及其影响参数。

本实用新型为解决上述问题所采用的方案为：

一种实验室用碳纤维切断模拟装置，沿碳纤维输送方向依次包括: 纱锭、第三导丝辊、第二导丝辊、张力赋予部件、第一导丝辊、张力计、切断平台，所述第三导丝辊、第二导丝辊之间以及切断平台的出料端均设置有夹紧部件，所述切断平台包括具有X、Y、Z三轴速度可调进给系统的微位移平台、压力传感器、刀片夹具、刀片、聚氨酯胶垫，所述压力传感器固定在所述微位移平台的移动头上，并通过电路依次连接电荷放大器、数据采集器和电脑，所述刀片夹具固定于所述压力传感器下方，所述刀片固定于刀片夹具上，所述聚氨酯胶垫相隔一定间隙地设置于刀片正下方，并固定在述微位移平台的载物台上。

碳纤维在聚氨酯胶垫的缓冲下被切断，以模拟实际生产的切断过程。刀片夹具方便不同参数刀片的更换，以便对不同刀片的研究；微位移平台具有X、Y、Z三轴速度可调进给系统，可以保证刀片以不同速度自动进给，确保实验的准确性；聚氨酯胶垫通过螺栓固定于微位移平台的载物台上，便于对不同硬度聚氨酯胶垫的更换。

进一步地，所述的夹紧部件包括推拉式快速夹具、固定于推拉式快速夹具压头上的胶辊和底板，夹紧和放松方便快捷、成本低。

进一步地，所述的张力赋予部件包括可摆动的张力调节器、用于阻挡张力调节器靠近碳纤维的定位杆、用于防止碳纤维切断后张力调节器撞到第一导丝辊的限位杆，定位杆确保张力调节器在给纤维施加张力前不能触碰纤维。

进一步地，所述定位杆为伸缩杆，通过简单的拉伸和缩回操作即可实现对张力调节器的定位。

进一步地，所述限位杆上套有减震橡胶圈，有助于减少纤维切断后张力摆杆与限位杆碰撞的噪声。

进一步地，所述载物台可调节倾斜度，以实现不同切削角的实验。

相比现有技术，本实用新型的有益效果是：本实用新型通过张力赋予部件中的张力调节器调节纤维张力，通过切断平台控制切断刀具的倾斜角度和切断速度，通过压力传感器实时测量纤维切断力，合理仿真实际切断情况，效率高，成本低， 数据准确可靠，运行平稳。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。