Способ определения степени полимеризации композиционных материалов

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51)5 G 01 М ?9/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

По ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ния изделий. Цель изобретения — повышение точности и информативности за зации имеют постоянное значение, контролируемое изделие прозвучнвают короткими ультразвуковыми импульса. (21) 4450396/28 (22) 27.06. 88 (46) 07. 04.91. Бюл. У 3 (72) В,Г. Орзаев и К.Е ° Никитин (53) 620, 1 79. 16 (088. 8) (56) Носов В.А. Проектирование ультра звуковой измерительной аппаратуры.

М, Машиностроение, 1972, с. 177-183.

Авторское свидетельство СССР

М 917073, кл. С 01 N 29/00, 1980, ! . (54) СПОСОБ.ОПРЕДЕЛЕНИЧ СТЕПЕНИ ПОЛИ; МЕРИЗАЦИИ КОМПОЗИЦИОННЪ|Х МАТЕРИАЛОВ, .(57) Изобретение относится к ультразвуковому контролю изделий и может быть использовано длч определения степени полимеризации композиционных материалов в процессе формоваИзобретение относится к ультразвуковому контролю изделий и может быть использовано для определения степени полимеризации композиционных материалов в процессе формования изделий преимущественно тонкостенных.

Цель изобретения — повышение точ ности и ийформативности за счет определения степени полимеризации на конечной стадии отверждения.

Сущность изобретения состоит в том, что контролируемое изделие от начала формованияпрозвучивают ультразвуковыми колебаниями и определяют изменение скорости и коэффициента за«- тухания в, течение всего технологического процесса, от вязкопластичног0 состояния мат- риала до его отверждения, а на конечной стадии, когда за„„SU„„1640626 А 1 счет определения степени полимеризации на конечной стадии отверждения

Контролируемое изделие от начала формования прозвучивают ультразвуковыми колебаниями..и определяют изменения скорости и коэффициента затухания, а на конечной. стадии, когда зависи-.. мость скорости и коэффициента зату4 хания от продолжительности полимерими и измеряют спектр сигнала, прошедщего через изделие, по которому судят о степени полимеразации и качестве изделия. висимости скорости и коэффициента затухания от продолжительности полимеризации имеют постоянное значение, : контролируемое изделие прозвучивают короткими ультразвуковыми импульсами, измеряют спектр сигнала, прошедшего изделие, но которому судят о степени полимеризации и качестве изделия.

Способ определения степени полимеризации композиционных материалов заключается в следующем.

Контролируемое изделие прозвучивают ультразвуковыми импульсами с частотой заполнения 2 МГц, так как при частотах, больших 2,5 МГц, наблюдается сильное поглощение ультразвука, особенно когда связующее находится .ввязкотекучем состоянии и сигнал

1640626 трудно регистрируетоя, а для частот, меньших 1МГц, толщина образца мала, что вносит большую погрешность при определении акустических параметров.

Длительность ультразвукового импульса .выбирается из условия не менее 10 и не более 15 колебаний в импульсе, в данном случае от 5 до 10 мс.

Периодически измеряют время однократного прохождения ультразвуково-.. го импульса через изделие и амплитуду в течение всего времени формования, учитывая толщину изделия, определяют изменение скорости и коэффициента поглощения прошедшей акустической волны и строят температурные и временные зависимости полученных акустических параметров при различных технологических режимах, от высокоэластичного состояния до его отверждения. По достижении постоянного значения скорости и коэффициента поглощения ультразвука через изделие пропускают короткие импульсы, используя .те же пьеэоизлучатели и пьезоприемники, и регистрируют спектр прошедшего через изделие сигнала.Ультразвуковые импульсы при использовании частоты ? МГц по длительности равняются 0,5 мс и могут быть получены методом компенсации свободных колебаний пьезовибратора.

Например, образцы из препрегов на л основе ткани СВМ или углеленты, про35 питанные эпоксидным связующим, укладывались в несколько слоев толшиной

5 мм для углепластика и 2..мм для органопластика и при определенном постоянном давлении Р=1 МПа производили нагрев от 20 до 125 С, измеряя одновременно изменение акустических характеристик. Учитывая изменение толшины образца в процессе формования, определяли изменение скорости и коэф- 45

Ьициента поглощения прошедших через образец ультразвуковых колебаний.

Частота ультразвуковых колебаний в .импульсе равнялась 2 МГц, По достижении заданной температуры формования

50 снимали зависимость изменения акустических характеристик (скорость и коэффициент поглощения ) от времени.

Через 3 ч от начала формования,, когда эти акустические характеристики в режиме отверждения приняли по стоянное значение (например, для углепластика при скорости ультразвука, равной 2300 м/с, а для органопластика 1800 м/с), через образец стали посылать короткие ультразвуковые импульсы, равные по длитепьности 0,5 мс.

При этом наблюдали за изменением спектральных составляющих прошедшего через материал акустического сигнала, Через 1,5 ч после этого зафиксировали постоянный во времени неизменяюшийся спектр полученного импульса, который указывал на то, что связующее в материале заполимеризовалось. Когда взяли пробу этих двух образцов и проэкстра-. гировали, то оказалось, что степень отверждения достигла 98Х для органо- .. пластика и 98,5Х для углепластика.

Таким образом измерение спектральных составляющих прошедшего через материал сигнала увеличивает информацию и процессах формования полимерных материалов и позволяет с большей точностью определять степень полимеризации композиционных материалов.

Формула и з обре т е н и я

Способ определения степени полимериаации композиционных материалов, заключающийся в том, что от начала формования до отверждения в материал излучают и принимают прошедшие материал ультразвуковые колебания и измеряют затухание и скорость ультразвуковых колебаний, с учетом которых определяют степень полимеризации материала, отличающийся тем, с целью повышения точности и информативности за счет определения степени полимеризации на конечной стадии отверждения, излучение осуществляют ультразвуковыми импульсами с часто той заполнения 1,0-2,5 МГц и длительностью 10-15 периодов колебаний, после достижения постоянных значений затухания и скорости узльтразвуковых колебаний излучают и принимают-прошедшие материал дополнительные ультразвуковые импульсы без заполнения, длительность которых равна или меньше половины периода частоты заполнения основных ультразвуковых импульсов, и измеряют значения спектральных составляющих принятых ультразвуковых импульсов, которые учитывают при определении степени полимеризации материала.