纖維纏繞制品的檢驗(yàn)與修復(fù)

  纖維纏繞復(fù)合材料制品的檢驗(yàn)

   對(duì)于纖維纏繞成型的復(fù)合材料制品，一般要注意以下幾方面的檢驗(yàn)。

  1、外觀檢驗(yàn)

  （1）、氣泡：耐腐蝕層表面允許氣泡直徑為5MM，每平方米直徑不大于5mm的氣泡少于3個(gè)時(shí)，可不予修補(bǔ)，否則，應(yīng)將氣泡劃破修補(bǔ)。

  （2）、裂紋：耐腐蝕層表面不得有深度0.5mm以上的裂紋。增強(qiáng)層表面木得有深度為2mm以上的裂紋。

  （3）、凸凹（或皺紋）：耐腐蝕層表面應(yīng)光滑平整，增強(qiáng)層的凸凹部分厚度應(yīng)不大于厚度的20%。

  （4）、返白：耐腐蝕層不應(yīng)有返白處，增強(qiáng)層返白區(qū)直徑 應(yīng)不超過50mm。

  2、尺寸檢驗(yàn)

   按照?qǐng)D紙要求，采用合適精度與量程的計(jì)量量具對(duì)制品的尺寸進(jìn)行檢驗(yàn)。

  3、固化度和襯里微孔的檢查

  （1）、現(xiàn)場(chǎng)檢查

   a）手觸復(fù)合材料制品表面無粘手的感覺。

   b）用干凈棉紗蘸取丙酮放于制品表面觀察，棉紗是否變色。

   c）用手或硬幣敲擊制品發(fā)出的聲音是模糊還是清脆。

    若手感覺發(fā)粘、棉紗變色、聲音模糊，即認(rèn)為制品表面固化不合格。

  （2）、呋喃復(fù)合材料固化度簡(jiǎn)易檢驗(yàn)

    取一試樣浸入盛有少量丙酮的燒杯中，封口，浸泡24小時(shí)，以試樣表面光滑完整，丙酮不變色作為固化的標(biāo)志。

  （3）、制品固化度的檢驗(yàn)與測(cè)試

    通過測(cè)試巴氏硬度來間接地考核復(fù)合材料的固化程度，采用巴氏硬度計(jì)，其型號(hào)可以為HBa—1型或GYZJ934—1型，用測(cè)得的巴氏硬度換算出近似固化度。固化比較理想的纏繞復(fù)合材料制品的巴氏硬度一般為40—55。也可按照GB2576—89的相關(guān)規(guī)定準(zhǔn)確測(cè)試制品固化度。

  （4）、襯里微孔檢測(cè)

    必要時(shí)，復(fù)合材料襯里采用電火花檢測(cè)器或微孔檢測(cè)儀進(jìn)行抽樣檢查。

  4、制品性能檢 測(cè)

   依據(jù)作業(yè)指導(dǎo)文件要求的測(cè)試內(nèi)容和規(guī)定的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)對(duì)制品熱、物理和機(jī)械性能進(jìn)行測(cè)試，為制品的驗(yàn)收提供依據(jù)。

 5、損檢測(cè)

   必要時(shí)需對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行超聲波掃描、X射線、CT、熱成像等的無損檢測(cè)，準(zhǔn)確分析和判定制品內(nèi)部缺陷。

  制品缺陷分析、控制措施與修復(fù)

  1、復(fù)合材料制品表面發(fā)粘，其主要原因如下：

   a）空氣中濕度大。由于水蒸氣對(duì)不飽和聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂均有延緩、阻聚的作用，甚至能造成表面發(fā)粘，制品長(zhǎng)期固化不等缺陷。因此要保證在相對(duì)濕度低于80%的情況下進(jìn)行復(fù)合材料制品的制作。

   b）不飽和聚酯樹脂中石蠟加得太少或石蠟不符合要求而導(dǎo)致空氣中氧的阻聚作用。除加適量的石蠟外，還可以用其它方法（如加玻璃紙或聚醋薄膜）將制品表面與空氣隔絕。

   c）固化劑、促進(jìn)劑用量不符合要求，因此在配置膠液時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按技術(shù)文件規(guī)定的配方控制用量。

   d）對(duì)于不飽和聚酯樹脂而言，苯乙烯揮發(fā)太多造成樹脂中的苯乙烯單體不足。這一方面要求樹脂膠凝前不能加熱，另一方面環(huán)境溫度不宜太高（通常30攝氏度為宜），且通風(fēng)量不宜太大。

 2、制品氣泡太多，其原因如下：

  a）趕壓氣泡不，每一層鋪敷、纏繞都要用輥?zhàn)臃磸?fù)滾壓，輥?zhàn)討?yīng)做成環(huán)向鋸齒型或縱向槽型。

  b）樹脂粘度太大，在攪拌或涂刷時(shí)，帶入樹脂中的空氣泡不能被趕出。需要加入適量的稀釋劑。不飽和聚酯樹脂的稀釋劑為苯乙烯；環(huán)氧樹脂的稀釋劑可選用乙醇、丙酮、甲苯、二甲苯等非活性或甘油醚類的活性稀釋劑。呋喃樹脂和酚醛樹脂的稀釋劑為乙醇。

  c）增強(qiáng)材料選用不當(dāng)，應(yīng)重新考慮所用增強(qiáng)材料的種類。

  d）操作工藝不當(dāng)，應(yīng)根據(jù)樹脂及增強(qiáng)材料種類的不同，選擇適當(dāng)?shù)慕z、涂刷、滾壓角度等工藝方法。

  3、制品的分層現(xiàn)象，原因如下：

  a）纖維織物未做前處理，或處理不夠。

  b）織物在纏繞過程中張力不夠，或氣泡過多。

  c）樹脂用量不夠或粘度太大，纖維沒有被浸透。

  d）配方不合理，導(dǎo)致粘接性能差，或固化速度過快、過慢造成。

  e）后固化時(shí)，工藝條件不合適（一般是過早熱固化或溫度過高）。

  無論何種原因造成的分層現(xiàn)象，都必須鏟除分層部分，并用角向磨光機(jī)或拋光機(jī)打磨掉缺陷區(qū)以外周邊的樹脂層，寬度不小于5cm，然后再按工藝要求重新進(jìn)行鋪層。

  對(duì)于以上各種缺陷，不管何種原因，都應(yīng)采取適當(dāng)?shù)霓k法消除，以達(dá)到質(zhì)量要求。

   典型纏繞復(fù)合材料試件制作與性能測(cè)試

   復(fù)合材料常常是各項(xiàng)異性材料，其設(shè)計(jì)分析方法與金屬材料不同。復(fù)合材料的各項(xiàng)異性性能導(dǎo)致其與金屬材料性能測(cè)試方法的差異。對(duì)于傳統(tǒng)材料，設(shè)計(jì)人員在選定材料的同時(shí)就可以根據(jù)材質(zhì)（或牌號(hào)）從手冊(cè)或廠家提供的材料說明書獲得性能數(shù)據(jù)。復(fù)合材與其說是材料不如說是結(jié)構(gòu)更確切，它的性能與樹脂基體、增強(qiáng)材料、工藝條件、存放時(shí)間和環(huán)境有多種因素有關(guān)。

   在進(jìn)行復(fù)合材料設(shè)計(jì)工作之前對(duì)原材料性能進(jìn)行測(cè)試是非常必要的，但還不能說掌握了設(shè)計(jì)所必需的性能數(shù)據(jù)，只能認(rèn)為對(duì)原材料的選擇奠定了基礎(chǔ)。目前微觀力學(xué)方法預(yù)測(cè)的結(jié)果尚有局限性，只能定性估算。復(fù)合材料構(gòu)件設(shè)計(jì)所需的性能數(shù)據(jù)需要由基本性能試驗(yàn)獲得，這一點(diǎn)對(duì)設(shè)計(jì)工作是至關(guān)重要的。

復(fù)合材料性能測(cè)試是材料選擇，評(píng)價(jià)增強(qiáng)材料、樹脂基體、界面性能、成型工藝條件和制造技術(shù)水平，以及制品設(shè)計(jì)的依據(jù)。

  一、單向纖維復(fù)合材料平板

     單向復(fù)合材料的彈性性能有0度、90度、45度方向的拉伸、壓縮性能表征，纖維與樹脂之間界面性能由彎曲及層間剪切試驗(yàn)表征。為評(píng)價(jià)材料性能，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB3354—82、GB3856—83、 GB3356—82、GB3357—82、GB3355—82的具體要求，完成單向纖維復(fù)合材料平板的制作，再將纖維復(fù)合材料平板加工成各項(xiàng)試驗(yàn)方法要求的試樣尺寸和數(shù)量。

    1、單向纖維復(fù)合材料平板的制作

     纏繞法是使從紗架上引出的纖維，依次通過張力器、膠槽、導(dǎo)紗輥、繞絲嘴，纏繞到芯模表面，最后固化成型。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定模板尺寸為270mm X 270mm，模板一次可纏繞制作兩塊平板（正反兩面），能夠加工拉伸、壓縮、彎曲、層間剪切等性能試驗(yàn)所需試件數(shù)量。制作平板用聚四氟乙烯布作為脫模片鋪覆在模具表面，不用脫模劑、防止脫模劑遷移到復(fù)合材料表面給粘接鋁片工序帶來困難。用少量硅酯使脫模片鋪覆在模具表面時(shí)，能夠很好的展平，避免試件固化后表面不光滑。

     纏繞過程中通過張力控制裝置調(diào)整每團(tuán)紗的張力，一般以纖維強(qiáng)力的5%—8%為宜，張力應(yīng)保持穩(wěn)定。纏繞速度不超過30r/min.工藝過程中可使膠槽加熱，降低樹脂粘度，提高樹脂對(duì)纖維的浸潤(rùn)性能。纖維應(yīng)均勻地分布在模具表面直至所需厚度，纏繞層數(shù)按計(jì)算。