详情

原文传递一种碳纤维集束制样装置及碳纤维集束的制备方法

专利名称：	一种碳纤维集束制样装置及碳纤维集束的制备方法
摘要：	本发明公开了一种碳纤维集束制样装置及碳纤维集束的制备方法，该碳纤维集束制样装置，包括：预压拉直组件、约束环组件和切边组件；预压拉直组件用于压紧并拉直形成碳纤维集束的碳纤维，以获得圆柱形的碳纤维集束；约束环组件包括：上约束环和下约束环；所述上约束环和下约束环为两个卡扣形式的半圆环，其对接后形成一个整圆作为约束环用于约束碳纤维集束；切边组件包括用于夹持约束环的夹持装置和用于对夹持后的碳纤维集束进行切边处理的刀具。通过预压拉直组件能够使碳纤维集束状态的平顺性、准直性更加符合实验要求；通过约束环能够使碳纤维集束试样得到精确的体积密度和外形尺寸；该制样装置能够极大的减小试样的制样环节对实验结果的干扰。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	北京市理化分析测试中心
发明人：	张裕祥;高峡;杨寅;李琴梅;刘伟丽;汪雨;赵新颖;汤庆峰
专利状态：	有效
申请日期：	2019-02-27T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-18T00:00:00+0800
申请号：	CN201910144963.1
公开号：	CN109900534A
代理机构：	北京理工大学专利中心
代理人：	仇蕾安;杨志兵
分类号：	G01N1/28(2006.01);G;G01;G01N;G01N1
申请人地址：	100089 北京市海淀区西三环北路27号
主权项：	1.一种碳纤维集束制样装置，其特征在于，包括：预压拉直组件、约束环组件和切边组件；所述预压拉直组件用于压紧并拉直形成碳纤维集束的碳纤维，以获得圆柱形的碳纤维集束；所述约束环组件包括：上约束环(15)和下约束环(16)；所述上约束环(15)和下约束环(16)为两个卡扣形式的半圆环，其对接后形成一个整圆作为约束环，圆柱形的碳纤维集束约束在约束环内；所述切边组件包括用于夹持约束有碳纤维集束的约束环的夹持装置和用于对夹持后的碳纤维集束进行切边处理以获得碳纤维集束试样的刀具。 2.如权利要求1所述的碳纤维集束制样装置，其特征在于，所述预压拉直组件包括：第一支架(3)、第二支架(14)、两个T型压块(2)、导轨(6)、定位螺母(5)、套筒(17)及联接紧固件；所述第一支架(3)和第二支架(14)上均加工有贯穿其前后端面的U型槽，当第一支架(3)和第二支架(14)对接时，两个U型槽同轴相对；在所述第一支架(3)和第二支架(14)底部U型槽的左右两端分别加工有用于安装导轨(6)的通孔，所述导轨(6)穿过第一支架(3)和第二支架(14)底部的通孔后，将第一支架(3)和第二支架(14)串接在一起；所述导轨(6)的一端通过联接紧固件固定所述第一支架(3)上，另一端穿过所述第二支架(14)后，在其伸出端上依次连接套筒(17)和定位螺母(5)；所述T型压块(2)竖直部分的底部加工有半圆形凹槽，两个所述T型压块(2)的竖直部分分别插入第一支架(3)和第二支架(14)上的U型槽内，T型压块(2)竖直部分底部的半圆形凹槽与U型槽底部的半圆形内凹面对接，形成用于放置碳纤维集束的圆孔；两个所述T型压块(2)分别通过联接紧固件和与之对应的支架固接。 3.如权利要求2所述的碳纤维集束制样装置，其特征在于，在所述第一左支架(3)与所述第二支架(14)相对的端面上，U型槽的左右两端分别加工有沿其高度方向的条形凸台；在所述第二支架(14)与所述第一左支架(3)相对的端面上，U型槽的左右两端分别加工有与所述条形凸台配合的条形凹槽；所述条形凸台和条形凹槽为所述第一支架(3)和第二支架(14)的对接定位面，当所述第一支架(3)和第二支架(14)对接时，第一支架(3)上的条形凸台位于第二支架(14)的条形凹槽内，保证两个U型槽的各平面和曲面沿所述导轨(6)轴向共面。 4.如权利要求1所述的碳纤维集束制样装置，其特征在于，所述切边组件中的夹持装置包括：手柄(18)、支架管(19)和压环(20)；所述手柄(18)为中空管结构，一端内圆周面加工有内螺纹；所述支架管(19)一端具有与手柄(18)内螺纹相配合的外螺纹，通过螺纹联接使手柄(18)和支架管(19)同轴连接；另一端为半圆形结构；所述压环(20)为与支架管(19)端部的半圆形结构半径一致的半圆形结构；所述支架管(19)端部的半圆形结构和所述压环(20)对接并固定后形成管状结构以夹持约束有碳纤维集束的约束环；所述支架管(19)内部设置有用于对碳纤维集束进行轴向限位的轴肩。 5.一种碳纤维集束试样制备方法，采用权利要求2或3或4所述碳纤维集束制样装置，其特征在于：步骤一：计算达到设定体积填充率时，所需的待测碳纤维的质量M；步骤二：压紧碳纤维集束称取质量为M的待测碳纤维，形成碳纤维集束；将碳纤维集束水平放置在所述第一支架(3)和第二支架(14)对接后的U型槽内，将两个T型压块(2)竖直部分别插入第一支架(3)和第二支架(14)的U型槽内，将两个所述T型压块(2)分别通过联接紧固件和与之对应的支架固接，通过所述T型压块(2)对U型槽内的碳纤维集束进行预压；步骤三：拉直碳纤维集束从所述导轨(6)上依次取下定位螺母(5)和套筒(17)，然后再在导轨(6)上旋入定位螺母(5)；旋松所述第二支架(14)上用于连接T型压块(2)的紧固件，使所述第二支架(14)能够沿导轨(6)移动，移动至与所述定位螺母(5)接触时停止，完成对碳纤维集束的拉直，旋紧所述第二支架(14)上用于连接T型压块(2)的紧固件，压紧碳纤维集束；步骤四：对碳纤维集束的约束通过上约束环定位部件对所述上约束环(15)进行定位形成上约束环部件，通过下约束环定位部件对所述下约束环(16)进行定位形成下约束环部件；将所述上约束环部件从上往下，下约束环部件从下往上装入所述第一支架(3)和第二支架(14)之间的空间中，使所述上约束环(15)和下约束环(16)扣接在一起形成约束环，将所述碳纤维集束约束在所述约束环内；步骤六：取出用约束环约束的碳纤维集束移除T型压块(2)和第二支架(14)，并分别解除上约束环定位部件对所述上约束环(15)的定位，下约束环定位部件对所述下约束环(16)的定位，取出内部约束有碳纤维集束的约束环；步骤七：对碳纤维集束切边处理通过所述切边组件中的夹持装置夹持住所述约束环，用刀具对所述碳纤维集束两端伸出所述约束环的部分进行切边处理，形成与所述约束环厚度一致的碳纤维集束试样。 6.如权利要求5所述的碳纤维集束试样的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，达到设定体积填充率所需待测碳纤维的质量M的计算方法为：选取一束长度为L、质量为m的待测碳纤维，根据待测碳纤维的比重ρ，由式(1)计算单根待测碳纤维的横截面积Sc：根据约束环的内径D由式(2)计算约束环内孔截面积Sy：设定体积填充率K，由式(3)得出体积填充率为K的碳纤维集束试样的横截面积S： S＝KSy (3) 由式(4)，得出S和Sc的比例系数：则达到体积填充率K所需待测碳纤维的质量M为： 7.如权利要求5所述的碳纤维集束试样的制备方法，其特征在于，所述步骤四中，用于对所述上约束环(15)进行定位的所述上约束环定位部件包括：上约束环托架(11)、定位片B(10)和定位片D(13)；所述上约束环托架(11)一端为与所述上约束环(15)半径一致的半圆形结构，所述上约束环(15)放置在该半圆形结构圆弧面上，所述定位片B(10)和定位片D(13)分别通过紧固连接件安装在上约束环托架(11)半圆形结构两侧的端面上，将位于两者中间的所述上约束环(15)夹紧；用于对所述下约束环(16)进行定位的下约束环定位部件的结构与所述上约束环定位部件的结构相同。 8.如权利要求5所述的碳纤维集束试样的制备方法，其特征在于，在所述第一左支架(3)与所述第二支架(14)相对的端面上，U型槽的左右两端分别加工有沿其高度方向的条形凸台；在所述第二支架(14)与所述第一左支架(3)相对的端面上，U型槽的左右两端分别加工有与所述条形凸台配合的条形凹槽；所述条形凸台和条形凹槽为所述第一支架(3)和第二支架(14)的对接定位面，当所述第一支架(3)和第二支架(14)对接时，第一支架(3)上的条形凸台位于第二支架(14)的条形凹槽内；所述上约束环托架(11)、下约束环托架(7)的宽度与所述第一支架(3)上两个条形凸起之间的距离尺寸一致，所述步骤四中，将所述上约束环部件从上往下，下约束环部件从下往上装入所述第一支架(3)和第二支架(14)之间时，通过两个所述条形凸起对上约束环部件和下约束环部件进行导向。 9.如权利要求5所述的碳纤维集束试样的制备方法，其特征在于，所述步骤七中，在通过所述切边组件中的夹持装置夹持住所述约束环前，先将碳纤维集束两端伸出于约束环部分剪短至设定长度。
所属类别：	发明专利