Влагоотведение тесты для однонаправленных материалов: Измерения капиллярных параметров для оценки капиллярного давления в жидких Композитный процессов формования

Общая цель данной процедуры заключается в определении значений капиллярного давления в волокнах, необходимых для проектирования процессов жидкостного формования композитов. Этот метод позволяет ответить на ключевой вопрос в области производства композитов методами жидкостного формования, касающийся образования пустот и сухих зон в крупных и сложных композитных деталях. Преимущество данной методики заключается в том, что она может быть реализована с использованием стандартного тензиометра и любого типа армирующих материалов для композитов.

Эту процедуру продемонстрирует Моника Франческа Пуччи, аспирантка лаборатории Джорджа Фриделя здесь, в Ecole Mines Saint-Etienne. Для начала подготовки образца вырежьте полоску ткани шириной 20 millimeters перпендикулярно направлению нитей основы с объемной долей волокна 40%. Сверните полоску в плотный цилиндр, следя за тем, чтобы она была свернута равномерно по всей длине. Оберните образец фильтровальной бумагой толщиной не более 0.1 millimeters.

Осторожно поместите образец в держатель, следя за тем, чтобы ткань была равномерно отделена от держателя фильтровальной бумагой. Закрутите крышки держателя образца, чтобы спрессовать образец ткани под поршнем. После подготовки образца ткани закрепите держатель образца на тензиометре.

Наполните боросиликатный стеклянный контейнер шириной 70 мм н-гексаном до высоты 12 мм. Поместите контейнер на подъемную платформу тензиометра. В программном обеспечении тензиометра установите скорость перемещения контейнера с жидкостью 0,5 мм/с, а порог обнаружения поверхности — восемь мг.

Затем начните тест на пропитывание. Как только жидкость вступит в контакт с образцом, отслеживайте увеличение массы жидкости с течением времени в программном обеспечении прибора. Когда жидкость достигнет верхней части образца, о чем будет свидетельствовать прекращение роста массы, завершите тест.

Аппроксимируйте линейный сегмент кривой смачивания с помощью уравнения Уошберна. Определите геометрическую константу, приняв краевой угол смачивания равным 0°. Извлеките держатель образца и контейнер с гексаном из тензиометра.

Откройте держатель образца и извлеките образец ткани. Затем погрузите держатель образца в сульфохромную кислоту на 30 секунд. Промойте держатель образца дистиллированной водой и высушите его струей сжатого воздуха.

Подготовьте аналогичный образец скрученной ткани, обернутый фильтровальной бумагой. Поместите его в чистый сухой держатель образцов для измерения advancing contact angle (угла advancing). Закройте держатель образцов.

Поместите в тензиометр боросиликатный стеклянный контейнер шириной 70 мм, наполненный водой до уровня 12 мм. Зафиксируйте держатель образца в тензиометре. Установите параметры тензиометра и проведите тест на смачиваемость.

Постройте кривую впитывания в соответствии с уравнением Уошберна, используя ранее рассчитанный геометрический фактор. Определите advancing contact angle (угол advancing). Извлеките держатель образца и очистите его с помощью сульфохромной кислоты и дистиллированной воды.

Просушите держатель с помощью сжатого воздуха. Поместите кусочек фильтровальной бумаги в держатель образца в качестве контроля для оценки вклада веса жидкости от держателя и фильтровальной бумаги. Закрепите держатель образца в контейнере с гексаном в тензиометре.

Проведите тест на впитывание и постройте кривую по уравнению Уошберна. Вычтите квадрат приращения массы из значения, полученного в предыдущем тесте с гексаном. Скорректируйте геометрическую константу с учетом приращения массы за счет поглощения жидкости фильтровальной бумагой и держателем образца.

Очистите держатель образца и вставьте другой кусочек фильтровальной бумаги. Поместите держатель образца в контейнер с водой в тензиометре. Проведите тест на впитывание и аппроксимируйте кривую по уравнению Уошберна.

Вычтите значение квадрата прибавки массы из предыдущего значения теста с водой и скорректируйте динамический краевой угол смачивания. Углеродная ткань оценивали по этой процедуре. В тестах как с гексаном, так и с водой кривая пропитки является линейной.

Капиллярное давление может быть определено с использованием кажущегося переднего краевого угла смачивания и значений, рассчитанных на основе геометрического фактора. При оценке обработанных и необработанных льняных тканей с использованием гексана для обоих типов тканей наблюдалась линейная зависимость пропитывания. Однако при оценке с использованием воды образцы необработанного льна не продемонстрировали линейной зависимости, что сделало определение переднего краевого угла смачивания невозможным.

Эта разница была приписана набуханию необработанных волокон в процессе пропитки, что повлияло на конечный равновесный вес и скорость пропитки. Для определения капиллярного давления в необработанном льне использовалось модифицированное уравнение Уошберна, учитывающее набухание. После просмотра этого видео вы должны получить четкое представление о том, как оценивать капиллярное давление, чтобы предотвратить образование пустот или сухих пятен в композитных деталях, изготовленных методами жидкостного формования композитов.

После освоения эта методика может быть выполнена за 30 минут при условии правильного соблюдения всех этапов. При выполнении данной процедуры важно обращать внимание на ориентацию волокон. После завершения данной процедуры можно провести испытания в другом направлении волокон, чтобы ответить на дополнительные вопросы, такие как взаимодействие между автотрофностью армирующей ткани и автотрофностью капиллярных эффектов.

После этой разработки данный метод открыл путь для исследований в области определения характеристик капиллярного эффекта с целью изучения скачков капиллярного давления в гибридных композитах. Помните, что работа с сульфохромной кислотой может быть чрезвычайно опасной. При выполнении данной процедуры необходимо всегда соблюдать меры предосторожности, такие как обеспечение надлежащей вентиляции, использование перчаток и защитных очков.