一种用于多根纤维单丝的冷镶嵌工具及方法转让专利
申请号 : CN202010586307.X
文献号 : CN111751197B
文献日 : 2021-07-20
发明人 : 宋迎东 , 贾蕴发 , 高希光 , 于国强 , 方光武 , 张世榕 , 张盛
申请人 : 南京航空航天大学
摘要 :
权利要求 :
1.一种用于多根纤维单丝的冷镶嵌工具,其特征在于:包括V型槽纤维平行座和多触角支撑架;
所述V型槽纤维平行座为上表面具有若干V型槽的矩形板体,V型槽呈条状,由矩形板体的一侧延伸至另一侧,若干V型槽之间相互平行,V型槽的槽截面呈V形,可容纳纤维单丝;
V型槽纤维平行座为可弯曲材质;
弯曲V型槽纤维平行座,使其一端与另一端相接,形成圆环形,且V型槽朝外;
多触角支撑架具有中空的支架筒体,支架筒体外壁设有若干凸起的触角;
弯曲成圆环形的V型槽纤维平行座与支架筒体的内径相匹配,可置于支架筒体内;
多触角支架的触角外边缘与冷镶嵌模具相匹配,多触角支架可置于冷镶嵌模具内,且其触角的外边缘均抵在冷镶嵌模具的内壁上;
弯曲成圆环形的V型槽纤维平行座的高度、多触角支架的高度均低于冷镶嵌模具内的高度。
2.根据权利要求1所述的用于多根纤维单丝的冷镶嵌工具,其特征在于:其中,所述多触角支架中,触角的数量为两个,均沿支架筒体的长度方向设置。
3.根据权利要求1所述的用于多根纤维单丝的冷镶嵌工具,其特征在于:其中,所述V型槽纤维平行座为树脂材料。
4.根据权利要求1所述的用于多根纤维单丝的冷镶嵌工具,其特征在于:其中,弯曲成圆环形的V型槽纤维平行座的高度与多触角支架的高度相等。
5.一种应用如权利要求1所述的用于多根纤维单丝的冷镶嵌工具的冷镶嵌方法,其特征在于:
包括以下步骤:
步骤一、准备纤维单丝;
步骤二、将多根纤维单丝分别置于所述V型槽纤维平行座的不同V型槽中,纤维单丝的一端伸出其所在的V型槽;
通过黏附镶嵌试剂将纤维单丝与V型槽纤维平行座黏附在一起;
然后将黏附有纤维单丝的V型槽纤维平行座弯曲成圆环形,并置于所述多触角支撑架内;
步骤三、将内部置有黏附纤维单丝的V型槽纤维平行座的多触角支撑架置于冷镶嵌模具中,多触角支撑架的触角抵在冷镶嵌模具的内壁上,伸出有纤维单丝的一端朝上;
倒入黏附镶嵌试剂,静置凝固后取出,对伸出V型槽纤维平行座部分的纤维单丝进行抛光打磨,制成试样。
6.根据权利要求5所述的冷镶嵌方法,其特征在于:其中,所述黏附镶嵌试剂的制备方法为:将亚克力树脂粉与溶剂以1∶3质量比混合,搅拌2分钟,即得所述黏附镶嵌试剂;
步骤二中,将黏附镶嵌试剂点在所述V型槽纤维平行座的V型槽内,10min后,纤维单丝与V型槽平行座黏附在一起;
步骤三中,静置凝固时间为5h。
7.根据权利要求5所述的冷镶嵌方法,其特征在于:其中,多根纤维单丝为纤维束中同一根纤维的不同切段,步骤一包括以下具体步骤:S1、将纤维束浸泡在有机溶剂中,超声并同时加热;
S2、将S1所得试样浸泡在有机溶剂中,溶解纤维束中的有机束化剂;
S3、使用镊子对纤维束四周的有机溶剂进行轻微搅拌,使得纤维束内的纤维单丝初步分开;
并将镊子放入已初步分开的间距处,缓慢张大镊子的开口角度,防止对纤维造成损伤,使纤维束进一步分离;
S4、将S3分离完成的纤维束放在台式放大镜下,使用镊子从纤维束一端夹起其中一根单丝,并逐渐分开;
S5、将S4分离出来的纤维单丝使用镊子夹放在一张铜版纸上,并使用除静电毛刷在纤维表面,往复移动;
S6、将直尺平行于纤维轴向放置在纤维单丝的一侧,使用美工刀对纤维单丝按照设定的距离进行依次截断;
S7、将S6盛放有多根截断纤维单丝的铜版纸放置在塑料垫板上,其中,塑料垫板具有若干均匀分布的圆孔;
在选择好需夹取的截断纤维单丝后,使用镊子的尖端捅破此截断纤维单丝两侧下方的铜版纸,至塑料垫板的圆孔,并在该圆孔内进行纤维单丝的夹取操作。
8.根据权利要求5所述的冷镶嵌方法,其特征在于:其中,多根纤维单丝为纤维束中的多根不同纤维单丝,步骤一包括以下具体步骤:S1、将纤维束浸泡在有机溶剂中,超声并同时加热;
S2、将S1所得试样浸泡在有机溶剂中,溶解纤维束中的有机束化剂;
S3、使用镊子对纤维束四周的有机溶剂进行轻微搅拌,使得纤维束内的纤维单丝初步分开;
并将镊子放入已初步分开的间距处,缓慢张大镊子的开口角度,防止对纤维造成损伤,使纤维束进一步分离;
S4、将S3分离完成的纤维束放在台式放大镜下,使用镊子从纤维束一端夹起其中一根单丝,并逐渐分开,得到一根纤维单丝;
重复多次,以得到多根纤维单丝;
S5、将S4分离出来的纤维单丝使用镊子夹放在一张铜版纸上,并使用除静电毛刷在纤维表面,往复移动;
S6、将S5盛放有多根纤维单丝的铜版纸放置在塑料垫板上,其中,塑料垫板具有若干均匀分布的圆孔;
在选择好需夹取的纤维单丝后,使用镊子的尖端捅破此纤维单丝两侧下方的铜版纸,至塑料垫板的圆孔,并在该圆孔内进行纤维单丝的夹取操作。
9.根据权利要求7或8所述的冷镶嵌方法,其特征在于:其中,所述有机溶剂为无水乙醇。
10.根据权利要求7或8所述的冷镶嵌方法,其特征在于:其中,所述镊子为弯角镊子;
从纤维束中夹取分离纤维单丝时,弯角镊子的位置与纤维束开裂前端的竖直距离不超过2cm,弯角镊子的方向与纤维束轴向方向夹角不超过80°。
说明书 :
一种用于多根纤维单丝的冷镶嵌工具及方法
技术领域
背景技术
尺寸不均匀,类似于楔形,使得在受拉过程中,纤维表面受力分布不均匀,在直径较小处,形
成了明显的应力集中效应。因此,当界面在纤维和基体之间传递载荷时,使得纤维容易发生
断裂。然而,目前对于同一根单丝直径分布不均匀的情况鲜见报道。SiC纤维单丝的直径大
致在10微米,在切断同根纤维过程中,可能因为静电等原因而不好排列。且由于在对其进行
冷镶嵌过程中,存在诸多难点:1)冷镶嵌标准模具高度一般在18mm左右,为保证所镶嵌的所
有纤维单丝是平行的,长度不能过大,否则纤维会左右扭曲,影响测量精度。2)为保证抛磨
过程中纤维被充分打磨,需要将纤维尽可能置于模具中心位置。3)由于尺寸较小,定位困
难,且在浇入冷镶嵌模具中时,会对多根单丝产生冲击,打乱原有排布。
的方式,对纤维束进行了镶嵌,这对于较脆的纤维单丝来说,是不适用的。因为固定时需要
让纤维受力才能保持在垂直状态,这很可能让较脆的纤维单丝被扯断,造成镶嵌失败。
高镶嵌的效率以及观测的准确性。
发明内容
矩形板体,V型槽呈条状,由矩形板体的一侧延伸至另一侧,若干V型槽之间相互平行,V型槽
的槽截面呈V形,可容纳纤维单丝;V型槽纤维平行座为可弯曲材质;弯曲V型槽纤维平行座,
使其一端与另一端相接,形成圆环形,且V型槽朝外;多触角支撑架具有中空的支架筒体,支
架筒体外壁设有若干凸起的触角;弯曲成圆环形的V型槽纤维平行座与支架筒体的内径相
匹配,可置于支架筒体内;多触角支架的触角外边缘与冷镶嵌模具相匹配,多触角支架可置
于冷镶嵌模具内,且其触角的外边缘均抵在冷镶嵌模具的内壁上;弯曲成圆环形的V型槽纤
维平行座的高度、多触角支架的高度均低于冷镶嵌模具内的高度。
槽中,纤维单丝的一端伸出其所在的V型槽;通过黏附镶嵌试剂将纤维单丝与V型槽纤维平
行座黏附在一起;然后将黏附有纤维单丝的V型槽纤维平行座弯曲成圆环形,并置于多触角
支撑架内;步骤三、将内部置有黏附纤维单丝的V型槽纤维平行座的多触角支撑架置于冷镶
嵌模具中,多触角支撑架的触角抵在冷镶嵌模具的内壁上,伸出有纤维单丝的一端朝上;倒
入黏附镶嵌试剂,静置凝固后取出,对伸出V型槽纤维平行座部分的纤维单丝进行抛光打
磨,制成试样。
钟,即得黏附镶嵌试剂。步骤二中,将黏附镶嵌试剂点在V型槽纤维平行座的V型槽内,10min
后,纤维单丝与V型槽平行座黏附在一起。步骤三中,静置凝固时间为5h。
将纤维束浸泡在有机溶剂中,超声并同时加热;S2、将S1所得试样浸泡在有机溶剂中,溶解
纤维束中的有机束化剂;S3、使用镊子对纤维束四周的有机溶剂进行轻微搅拌,使得纤维束
内的纤维单丝初步分开;并将镊子放入已初步分开的间距处,缓慢张大镊子的开口角度,防
止对纤维造成损伤,使纤维束进一步分离;S4、将S3分离完成的纤维束放在台式放大镜下,
使用镊子从纤维束一端夹起其中一根单丝,并逐渐分开;S5、将S4分离出来的纤维单丝使用
镊子夹放在一张铜版纸上,并使用除静电毛刷在纤维表面,往复移动;S6、将直尺平行于纤
维轴向放置在纤维单丝的一侧,使用美工刀对纤维单丝按照设定的距离进行依次截断;S7、
将S6盛放有多根截断纤维单丝的铜版纸放置在塑料垫板上,其中,塑料垫板具有若干均匀
分布的圆孔;在选择好需夹取的截断纤维单丝后,使用镊子的尖端捅破此截断纤维单丝两
侧下方的铜版纸,至塑料垫板的圆孔,并在该圆孔内进行纤维单丝的夹取操作。
纤维束浸泡在有机溶剂中,超声并同时加热;S2、将S1所得试样浸泡在有机溶剂中,溶解纤
维束中的有机束化剂;S3、使用镊子对纤维束四周的有机溶剂进行轻微搅拌,使得纤维束内
的纤维单丝初步分开;并将镊子放入已初步分开的间距处,缓慢张大镊子的开口角度,防止
对纤维造成损伤,使纤维束进一步分离;S4、将S3分离完成的纤维束放在台式放大镜下,使
用镊子从纤维束一端夹起其中一根单丝,并逐渐分开,得到一根纤维单丝;重复多次,以得
到多根纤维单丝;S5、将S4分离出来的纤维单丝使用镊子夹放在一张铜版纸上,并使用除静
电毛刷在纤维表面,往复移动;S6、将S5盛放有多根纤维单丝的铜版纸放置在塑料垫板上,
其中,塑料垫板具有若干均匀分布的圆孔;在选择好需夹取的纤维单丝后,使用镊子的尖端
捅破此纤维单丝两侧下方的铜版纸,至塑料垫板的圆孔,并在该圆孔内进行纤维单丝的夹
取操作。
裂前端的竖直距离不超过2cm,弯角镊子的方向与纤维束轴向方向夹角不超过80°。
附图说明
具体实施方式
之间相互平行。V型槽11的槽截面呈V形,在槽截面的平面方向上可容纳纤维单丝(非长度方
向)。
方向设置。
壁上。
高度(即V型槽纤维平行座1的宽度)与多触角22支架的高度相等。
入清洗机中,超声波清洗机容量3.2升,设定振动频率25赫兹,振动时间为15分钟。
纤维造成损伤,使纤维束进一步分离。
丝折断。
0.2cm,垫板厚度为0.5cm。塑料垫板的长宽分别与上述铜版纸纸的尺寸相同。将铜版纸放置
于塑料垫板上,可以方便夹取纤维单丝。在选择好需夹取的截断纤维单丝后,使用弯角镊子
的尖端捅破此截断纤维单丝两侧下方的铜版纸,至塑料垫板的圆孔,并在该圆孔内进行纤
维单丝的夹取操作。
度为60°,槽侧壁边长为1mm,槽间距为1mm。
在一起,如图5a和5b所示。
端朝上,如图8a和8b所示。
周围凝固的黏附镶嵌试剂进行抛光打磨至试样表面光洁度1微米,制成最终试样。制成的最
终试样可进行金相观察等纤维试验。
多根纤维单丝为纤维束中的多根不同纤维单丝。方法包括以下步骤:
入清洗机中,超声波清洗机容量3.2升,设定振动频率25赫兹,振动时间为15分钟。
纤维造成损伤,使纤维束进一步分离。
丝折断。
板厚度为0.5cm。塑料垫板的长宽分别与上述铜版纸纸的尺寸相同。将铜版纸放置于塑料垫
板上,可以方便夹取纤维单丝。在选择好需夹取的纤维单丝后,使用弯角镊子的尖端捅破此
纤维单丝两侧下方的铜版纸,至塑料垫板的圆孔,并在该圆孔内进行纤维单丝的夹取操作。