[发明专利]大张力缠绕成型用热塑性预浸料的红外检测装置及方法

说明书

本发明公开了大张力缠绕成型用热塑预浸料的红外检测装置及方法，属于复合材料检测领域，装置包括固定于安装架上的放料装置、收料装置、限位装置、导向装置、加热装置、红外检测装置以及预浸料；预浸料由放料装置放出，依次经过限位装置、导向装置、加热装置、红外检测装置，最后进入收料装置。本发明建立了红外检测结果与热塑预浸料许用缠绕张力之间的直接关系，提高了检测效率；并按照检测结果将热塑预浸料分级使用，减少了材料浪费；根据热塑预浸料高刚度特性及大张力成型低损伤容限特性，合理设计检测限位及导向装置，避免了检测时对热塑预浸料的损伤。

技术领域

本发明专利属于复合材料检测的技术领域，涉及一种复合材料预浸料红外检测装置及方法，尤其涉及大张力缠绕成型用热塑性预浸料的红外检测装置及方法。

背景技术

热塑复合材料预浸料中树脂为完全固结状态，能有效传递载荷，可以实现高达1000MPa级别的大张力缠绕成型，比采用热固复合材料的100MPa级常规张力缠绕提高了一个数量级，适用于储能飞轮、高速电机转子护套、电磁发射身管等先进电磁领域大张力缠绕制件成型。但高性能热塑预浸料存在浸渍难、合股并纱难等工艺难点，导致预浸料易存在缺陷，并且对于宽幅预浸料，需要分切使用，在分切时易造成预浸料的损伤。大张力缠绕是一种特殊的成型方式，不同于常规成型方式，大张力缠绕在成型过程中需要对预浸料施加较大的应力并且还会伴随着较高的成型温度作用，对预浸料强度及均匀性要求极高，对材料缺陷及损伤极为敏感。无损伤的热塑预浸料根据设计需求，能稳定实现1000-1500MPa的大张力缠绕。预浸料缺陷及损伤会导致预浸料的许用缠绕张力减小，含缺陷或损伤预浸料在低于1000MPa张力缠绕时就会发生破坏，并且这种破坏的波动性较大、随机性明显，严重影响大张力缠绕成型的连续性和实用性，制约了热塑预浸料大张力缠绕技术的使用，急需要针对性的检测装置及方法。

现有红外检测方式主要是对成型后的材料性能进行检测，或对热固性预浸料的检测。现有红外检测方式未建立检测参数与大张力缠绕成型中材料的许用缠绕张力之间的关系，缺乏对预浸料缠绕的许用缠绕张力的直接评价，导致现有检测步骤多、时间长、效率低。并且现有检测方式无法做到对张力缠绕用预浸料的评级使用，易造成预浸料的浪费。现有检测装置并未考虑到热塑预浸料刚度大、大张力缠绕对预浸料损伤敏感的关键问题，当前检测使用的过辊及限位装置易造成热塑预浸料的损伤，不适合对大张力缠绕用热塑预浸料检测。为满足热塑预浸料大张力缠绕需求，急需一种专用的红外检测装置及使用方式，直接、准确、低损伤的评判预浸料许用缠绕张力，并且实现预浸料的分级使用，助力热塑预浸料大张力缠绕技术的发展。

发明内容

本发明的目的是为了解决背景技术中提及的问题，提供大张力缠绕成型用热塑性预浸料的红外检测装置及方法。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

大张力缠绕成型用热塑性预浸料的红外检测装置，其特征是：包括安装架、放料装置、收料装置、限位装置、导向装置、加热装置、红外检测装置以及预浸料；其中，放料装置、收料装置、限位装置、导向装置、加热装置、红外检测装置均固定于安装架，放料装置用于放出预浸料，限位装置用于约束预浸料位置，收料装置用于回收约束预浸料，预浸料依次经放料装置、限位装置后，被收料装置回收，导向装置用于将限位装置与收料装置之间的预浸料导向加热装置和红外检测装置之间，加热装置用于加热预浸料下表面，红外检测装置用于检测加热装置温度以及预浸料上表面温度。

在其中的一些实施例中，限位装置包括多组倾斜的过辊，过辊通过过辊安装座固定在安装架上，过辊通过斜面侧向分力及摩擦力约束预浸料位置，记预浸料厚度为h，宽度为d，材料模量为E，拉伸强度为δ，过辊间最大倾角为θ，过辊间距L大于E*d/(0.1*δ)；过辊直径D大于E*h/(0.1*δ)。

在其中的一些实施例中，加热装置由加热辊、加热辊安装轴、热源、热源安装座、温度控制装置组成，加热辊通过加热辊安装轴安装在安装架上，热源和温度控制装置安装在热源安装座上，热源安装座连接在安装架上，热源用于给加热辊升温，温度控制装置通过控制热源的热量输入，控制加热辊的温度。