激光传感技术在预浸料过程控制中的应用

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1、制造与维修MANUFACTURINGANDMAINTENANCE激光传感技术在预浸料过程控制中的应用LaserSensorTechnologyApplicationinProcessControlofCarbonFiberPrepreg上海晋飞新材料有限公司王东霞　朱家强　王　滨上海东华大学纺织学院李　炜　　　　　　　　[摘要]开发了激光传感控制技术，通过光影像学（1）物理性能：主要包括4个方面的物料性能评价原理，实现2D检测，将图像处理后转换为胶量数据，来指标，即拉伸强度、压缩强度、弯曲强度和层间剪切强动态监测含胶量的分布，再通过

2、信号反馈自动调节滚筒度。的压力来保证预浸料厚度一致性和胶量的均匀性，此技（2）预浸料的树脂含量。术保证了纤维克重与胶含量的在幅宽方向和长度方向（3）预浸料的表观质量。的一致性，在提高品质的同时也提高了生产效率，保证以上3个技术性能指标的结果好坏主要取决于产了预浸料品质的稳定，实现技术革新。品工艺的过程控制，关键控制的是树脂膜层的均匀性和关键词：预浸料　碳纤维　激光传感　过程控制树脂对纤维的浸润性，而树脂的浸润性主要取决于树脂[1][ABSTRACT]Theprocesscontrolmethodisestab-的化学性能。lishe

3、dandthelasersensormonitorsystemisdevelopedto首先需要对树脂的化学性能进行研究，目前常用的controlresinration.Usingthelasersensorontimetoget测试方法有：（1）动态力学分析；（2）红外光谱；（3）液theimageofpregregandprocesstheimage,themanufac-相色谱；（4）差热计量；（5）流变特性，（6）介质耗损。tureparameterisadjustedquickly.Iftheresinratioisout

4、其次选定合适的树脂，确保在复合过程中浸润充ofthespecification,thesignalwillbetransferredtothe分，使表观质量得到控制，避免了因为树脂问题导致的PCtoadjustthepressureoftheequipment.Withthehelp最终产品的品质问题。因此，预浸料树脂的均匀性是ofthelasersensorinprocesscontrolsystem,thequality整个制造过程的重点控制对象。为了能够让整个预浸oftheprepregcanbeensureedandthep

5、roductivityisim-过程可控，快速得出检测结果，为预浸生产过程中的工proved.艺调整提供数据支持，国内外专家也提出了较为先进的Keywords:PrepregCarbonfiberLasersensor在线快速检测技术：超声波技术、β或γ射线技术及[2]Processcontrol光学技术。超声技术的原理是当超声波在预浸料中传播时，在一定的范围内，超声延迟为树脂含量的函数：随着新能源汽车产业、航空产业的迅猛发展，一方Se=（Sm-Sf）Vm+Sf，其中Se、Sm、Sf分别为预浸带、树脂和面碳纤维作为新型材料在不断推广

6、与应用，另一方面应纤维的超声延迟；Vm为树脂的体积分数。如已知纤维[3]用行业对产品的质量要求越来越高。因此，作为中间材和树脂的超声延迟，再通过测得预浸带的超声延迟，料的预浸料生产同样面临成本、质量、技术的压力，为满即可计算出树脂含量。由于超声波是接触性测量，对预足其在航空、新能源领域的广泛应用，预浸料行业需要浸料有一定的损坏；同时，光学技术对预浸料的要求高，通过技术创新，建立科学的过程控制技术来提升碳纤维设备的制造成本昂贵，在实际生产过程中可操作性差，在高科技领域的应用。尽管两步法预浸料生产工艺在没有得到广泛的应用。一定程度上提升

7、了产品的品质，但在高端市场上的应目前在国外，射线技术已经在实际生产中得到应用，其品质还是不能满足后道工序的技术要求，尤其在用，其主要原理是，当射线通过一定厚度的预浸料时，会小克重、低预浸、宽幅、长尺寸预浸料中，其均匀一致性发生光电效应，电子效应和康普顿效应，在这3种作用是难以保证的。本文开发了激光传感控制技术，通过对力的影响下，射线强度会发生符合指数定义的衰减，通影响预浸料品质的关键因素进行研究分析，确定了预浸过研究射线穿过预浸料后的强度、预浸料对该射线的质料均匀性分布的试验方法。量吸收系数和预浸料已知的参数可知样品的厚度，从而[4

8、]根据碳纤维预浸料在复合材料行业应用中的质量预测树脂含量。此种测试方法操作简单，精确度高，要求，确定评价碳纤维预浸料的主要技术指标包括以下是非接触性测试，可实现在线检测。由于β射线对人几个方面。体有伤害，仪器价格昂贵，国外对先进技术的