一种碳纤维复丝力学固化装置及其控制方法与流程

本发明属于碳纤维生产领域，具体地说，涉及一种碳纤维复丝力学固化装置及其控制方法。

背景技术：

1、当今，碳纤维是先进复合材料最重要的增强体之一，碳纤维的拉伸强度和弹性模量是实现复合材料结构性能的关键。碳纤维复合材料具备质量轻、强度高、弹性模量高的优点，对能源(风电)、武器装备的性能提升有着巨大的贡献，被广泛用于制造风叶、航空器机体及发动机、导弹外壳等重大国防和工业领域，已成为发展现代战略武器必不可少的新材料之一。

2、在工业生产的碳纤维都要对碳纤维的强度和模量进行相关测试，纤维的强度、模量等性能参数，最终决定了复合材料的性能。碳纤维需要使用特定的方法制作成碳纤维复丝试样之后，再进行拉伸试验，得到相应的强度和模量数据。

3、但是在碳纤维复丝试样制作过程中的固化阶段，制造工艺会对制样质量产生影响，同一碳纤维，使用不同工艺制作出来的试样，其测试强度会有很大的区别，做成测试不准，测试结果不能反映碳纤维的真实强度。

4、造成这种结果的主要原因就是在碳纤维复丝制样过程中，对其加压时对其施加加压的速度控制不足，使碳纤维复丝在固化时，受到的加压速度过快，对碳纤维复丝产生了损伤，甚至断裂，从而严重影响了碳纤维复丝试样的强度，使拉伸试验得到的强度数值远远低于碳纤维的实际强度。

5、有鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明提出了一种碳纤维复丝力学固化装置及其控制方法，目的在于避免碳纤维试样在固化阶段产生缺陷。

2、为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：

3、一种碳纤维复丝力学固化装置，包括液压缸和上下相对设置的上加热面板和下加热面板，所述液压缸设置于上加热面板的上方并与上加热面板相连，

4、还包括与液压缸相连通的液压管，所述液压管上设置有流量调节装置。

5、进一步地，所述流量调节装置包括沿液压管的径向方向可插拔设置的档杆。

6、进一步地，所述流量调节装置还包括与档杆相连的驱动机构。

7、进一步地，所述流量调节装置还包括缓冲件，所述缓冲件设置在驱动机构与液压管之间，且一端与驱动机构连接。

8、进一步地，所述缓冲件一端与驱动机构相连，另一端与档杆相连。

9、进一步地，所述缓冲件一端与驱动机构相连，另一端与液压管抵接。

10、进一步地，还包括隔热面板，所述隔热面板设置在上加热面板和液压缸之间。

11、进一步地，所述档杆包括插入液压管内部的浸入端，所述浸入端设置有可与液压管内壁抵接的限位块。

12、一种如上述任一所述的碳纤维复丝力学固化装置的控制方法，包括控制上加热面板加速的过程和控制上加速面板减速的过程，

13、控制上加热面板加速的过程包括：控制流量调节装置增加液压管内液体的流量；

14、控制上加热面板减速的过程包括：控制流量调节装置减少液压管内液体的流量。

15、进一步地，控制增加液压管内液体的流量包括：控制档杆向液压管外拔出；

16、控制减少液压管内液体的流量包括：控制档杆向液压管内插入。

17、采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果。

18、1.所述液压缸可以控制上加热面板向下移动，与下加热面板共同对碳纤维复丝形成挤压，同时上、下加热面板均可以对碳纤维复丝进行加热，即可同时对碳纤维复丝进行加压加热。

19、在此过程中，如果上加热面板向下运动速度过快，对碳纤维复丝的挤压过于剧烈，在达到预定压力值时，难以准确停止加压，使最终压力过大，那么碳纤维很可能会在过于急促的挤压和过大的压力中产生损伤甚至断裂，而为液压缸提供动力的部件，如液压泵，又难以对液压缸的推进速度进行精准的调控。

20、在液压泵与液压缸连通的液压管上设置流量调节装置，流量减小，填充满相同缸内空间的时间就会延长，在液压缸缸径一定的前提下，液压缸的推进速度就会变慢，进而可以通过流量调节装置精准控制液压缸推进上加热面板的速度，保持碳纤维复丝不会在成型阶段受到损伤。

21、2.使用档杆来调节液压管中的流量截面积，当档杆沿液压管径向方向插入液压管中，档杆遮挡了一部分的流量截面，使流量截面积变小，液压管流量降低；当档杆从液压管中抽出时，档杆不再遮挡流量截面，流量截面积变大，液压管流量增大；同时，档杆插入或拔出不同长度，可以对液压管的流量产生不同的影响，从而对液压管实现精准的流量调节。

22、3.所述驱动机构与档杆相连，为档杆提供相对液压管插入和拔出的动力，液压管中的液体压强较大，使用驱动机构驱动档杆插拔可以大大提高便捷性和可靠性。

23、4.在档杆和驱动机构之间设置缓冲件，驱动机构驱动档杆插入液压管时，驱动动力要先经过缓冲件，再传递到档杆，在此过程中，档杆始终受到液压管中液体压力产生的阻力作用，所以启动机构开始驱动时，缓冲件会先被压缩，随着缓冲件压缩程度的增加，其中积蓄的力量也在增加，当积蓄的力量刚刚大于液压阻力时，即可推动档杆进入液压管。

24、从此过程中可知，相对于用驱动机构直接驱动档杆，在驱动机构和档杆之间设置缓冲件后，档杆受到的推动力有一个渐变的过程，不会对液压管中的液体造成明显冲击，更不会冲击液压泵等动力元件，且无需要根据液压管中的液压人工调节，使用方便。

25、相对应的，在驱动机构将档杆从液压管中拔出时，因为液压管中液压的存在，在开始拔出前，缓冲件处于压缩蓄力状态，在驱动件控制拔出时，缓冲件的压缩程度降低，弹力减小，对档杆的推力减小，档杆在液压的推力作用下离开液压管。

26、从此过程中可以看出，相对于用驱动机构直接驱动档杆将档杆拔出，在驱动机构和档杆之间设置缓冲件后，档杆受到的推动力有一个渐变的过程，不会在拔出时出现瞬间的冲击，避免了液压管中瞬间的压力骤降，维持了油缸运动的稳定性。

27、5.将缓冲件一端与驱动机构相连，另一端与液压管抵接，在驱动机构驱动档杆时，缓冲件可以通过自身的压缩，对驱动机构的动作产生缓冲作用，以避免出现对液压缸和液压泵(或其他液压动力元件)的冲击。

28、6.在上加热面板和液压缸之间设置隔热面板，可以将上加热面板和液压缸之间的热量进行阻隔，防止上加热面板的热量对液压缸产生不利影响。

29、7.在档杆的浸入端设置限位块，当档杆被拔出到极限位置时，限位块与液压管内壁抵接，可以避免档杆被完全拔出液压管，造成液压管泄漏，产生危险。

30、下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

技术特征：

1.一种碳纤维复丝力学固化装置，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的一种碳纤维复丝力学固化装置，其特征在于：所述流量调节装置(5)包括沿液压管(6)的径向方向可插拔设置的档杆(51)。

3.根据权利要求2所述的一种碳纤维复丝力学固化装置，其特征在于：所述流量调节装置(5)还包括与档杆(51)相连的驱动机构(52)。

4.根据权利要求3所述的一种碳纤维复丝力学固化装置，其特征在于：所述流量调节装置(5)还包括缓冲件(53)，所述缓冲件(53)设置在驱动机构(52)与液压管(6)之间，且一端与驱动机构(52)连接。

5.根据权利要求4所述的一种碳纤维复丝力学固化装置，其特征在于：所述缓冲件(53)一端与驱动机构(52)相连，另一端与档杆(51)相连。

6.根据权利要求4所述的一种碳纤维复丝力学固化装置，其特征在于：所述缓冲件(53)一端与驱动机构(52)相连，另一端与液压管(6)抵接。

7.根据权利要求1-6任一所述的一种碳纤维复丝力学固化装置，其特征在于：还包括隔热面板(4)，所述隔热面板(4)设置在上加热面板(2)和液压缸(1)之间。

8.根据权利要求2-6任一所述的一种碳纤维复丝力学固化装置，其特征在于：所述档杆(51)包括插入液压管(6)内部的浸入端(54)，所述浸入端(54)设置有可与液压管(6)内壁抵接的限位块。

9.一种如上述权利要求1-8任一所述的碳纤维复丝力学固化装置的控制方法，其特征在于：包括控制上加热面板(2)加速的过程和控制上加速面板(2)减速的过程，

10.根据权利要求9所述的一种碳纤维复丝力学固化装置的控制方法，其特征在于：

技术总结本发明公开了一种碳纤维复丝力学固化装置及其控制方法，包括液压缸和上下相对设置的上加热面板和下加热面板，所述液压缸设置于上加热面板的上方并与上加热面板相连，还包括与液压缸相连通的液压管，所述液压管上设置有流量调节装置。本发明公开的液压缸可以控制上加热面板向下移动，与下加热面板共同对碳纤维复丝形成挤压，同时上、下加热面板均可以对碳纤维复丝进行加热，即可同时对碳纤维复丝进行加压加热，在液压管上设置流量调节装置，减小液压管中的流量，液压缸的推进速度就会变慢，进而可以通过流量调节装置精准控制液压缸推进上加热面板的速度，准确控制固化压力，避免碳纤维复丝在固化阶段因为固化压力大而产生损伤甚至断裂。技术研发人员：王爽,鲁明,张海艳,郭梦竹,高飞扬,张珊,王泽受保护的技术使用者：吉林国兴碳纤维有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/10