碳纖維復(fù)合材料 標(biāo)準(zhǔn)試驗件加強(qiáng)片選用及粘接方法 征求意見稿

2GB/TXXXXX—XXXX碳纖維復(fù)合材料標(biāo)準(zhǔn)試樣加強(qiáng)片粘貼規(guī)程本文件確立了碳纖維復(fù)合材料標(biāo)準(zhǔn)試樣加強(qiáng)片的粘貼程序，規(guī)定了加強(qiáng)片粘貼過程設(shè)備、工裝、材料的要求，描述了加強(qiáng)片的粘貼步驟和驗收方法。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T2943膠粘劑術(shù)語GB/T3354定向纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料拉伸性能試驗方法GB/T5258纖維增強(qiáng)塑料面內(nèi)壓縮性能試驗方法GB/T40724碳纖維及其復(fù)合材料術(shù)語3術(shù)語和定義GB/T2943、GB/T40724界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1試板testpanel完成固化脫膜后的復(fù)合材料平板。3.2試板基準(zhǔn)邊thereferenceedgeofthesubpanel試板的分切中用于定位的邊緣。4設(shè)備及工裝4.1磨床用于試樣的分切，磨削的深度應(yīng)不超過0.5mm，磨削的尺寸精度和端面粗糙度可參考附錄A。4.2數(shù)控銑床用于試樣的分切，銑削的速度應(yīng)不使刀具過載或試樣發(fā)生過熱，銑削的尺寸精度和分切端面的粗糙度可參考附錄A。4.3金剛石分切機(jī)用于層合板的分切，刀片宜選用40~80粒度的金剛石，進(jìn)給速度不使砂輪片過載或者被切件發(fā)生過熱，砂輪分切的使用限制可參考附錄A。4.4高壓水切割用于層合板的分切，加工的尺寸精度和分切端面的粗糙度可參考附錄A。4.5噴砂機(jī)用于復(fù)合材料的膠接面打磨，能夠清潔膠接面和提高表面粗糙度。4.6工裝3GB/TXXXXX—XXXX工裝應(yīng)符合：a)工裝應(yīng)能保證四個加強(qiáng)片和試板膠接的相對位置，試板上、下加強(qiáng)片的齊平度±0.1mm；b)工裝應(yīng)有足夠的剛度，材質(zhì)為鋼質(zhì)，最小厚度大于12mm，長期工作（至少500次）不產(chǎn)生變形，且加熱時具有良好的傳熱均勻性；c)試樣接觸面應(yīng)無目視可見的銑刀痕跡，無砂眼、裂縫、劃痕等缺陷；d)試樣接觸面的粗糙度不大于Ra1.6，其他區(qū)域不大于Ra6.3；e)試樣接觸面精度±0.1mm，波紋度≤0.0025。4.7量具測量長度、寬度分度值不低于0.02mm，測量厚度分度值不低于0.001mm。5材料要求5.1乙醇濃度不低于75%。5.2加強(qiáng)片5.2.1加強(qiáng)片材料常用加強(qiáng)片種類如下：a)玻纖層合板，推薦用于標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣和低強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)壓縮試樣；b)碳纖層合板，推薦用于高強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)壓縮試樣或者采用端部加載方式的標(biāo)準(zhǔn)壓縮試樣；c)金屬加強(qiáng)片，可用于高強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)壓縮試樣，但需考慮膠黏劑固化時金屬與復(fù)材熱膨脹系數(shù)的差異產(chǎn)生的熱應(yīng)力；d)摩擦加強(qiáng)片，如砂紙、金剛砂布等，可用于強(qiáng)度較低的拉伸試樣。5.2.2加強(qiáng)片厚度加強(qiáng)片的厚度應(yīng)大于0.5mm，且通常不大于試樣本體厚度；常用的加強(qiáng)片厚度為1mm~2mm，若試樣本體厚度較厚，加強(qiáng)片的厚度可適當(dāng)增加。5.3膠粘劑5.3.1總則膠粘劑需滿足試樣環(huán)境測試要求且具有高伸長率，膠粘劑主要分為膠膜和糊狀膠黏劑兩種。剪切強(qiáng)度應(yīng)符合公式（1）要求：P式中：F——膠粘劑的剪切強(qiáng)度，MPa；P——試樣的預(yù)期破壞載荷，N；W——單側(cè)的試樣粘貼寬度，mm；L——單側(cè)的試樣粘貼長度，mm；4GB/TXXXXX—XXXX5.3.2膠膜膠膜應(yīng)符合：a)厚度≤0.3mm；b)固化溫度宜不超過試樣樹脂基體玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的80%。5.3.3糊狀膠粘劑糊狀膠粘劑應(yīng)符合：a)室溫下糊狀膠粘劑的粘度宜在40pa.s~80pa.s；b)糊狀膠粘劑的適用期應(yīng)大于30min；c)應(yīng)保證固化后糊狀膠粘劑層厚度的均勻性，且厚度宜盡可能薄。6加強(qiáng)片粘貼程序碳纖維復(fù)合材料標(biāo)準(zhǔn)試樣加強(qiáng)片粘貼程序包括7個步驟，粘貼程序如圖1所示。加強(qiáng)片宜與試板粘貼后再切割成試樣，如圖2所示。注：圖1所示的粘貼流程和圖2所示的試樣分切示意圖只適用于加強(qiáng)片材料為圖1碳纖維復(fù)合材料標(biāo)準(zhǔn)試樣加強(qiáng)片粘貼流程5GB/TXXXXX—XXXX圖2碳纖維復(fù)合材料標(biāo)準(zhǔn)試樣加強(qiáng)片粘貼及分切示意圖7加強(qiáng)片粘貼7.1試板檢查試板可以是完整的復(fù)合材料平板，也可以是由大的平板通過金剛石分切機(jī)或高壓水切割分切得來。在粘貼加強(qiáng)片前，應(yīng)檢查試板的基準(zhǔn)面與纖維方向是應(yīng)標(biāo)識清楚。7.2加強(qiáng)片準(zhǔn)備加強(qiáng)片的尺寸應(yīng)大于粘貼區(qū)尺寸，用于同一塊試板粘貼的四塊加強(qiáng)片之間的厚度變化應(yīng)小于加強(qiáng)片標(biāo)稱厚度的±8%。宜選用直角加強(qiáng)片，若試驗件厚度較厚或預(yù)估破壞載荷過大，可根據(jù)測試標(biāo)準(zhǔn)對加強(qiáng)片進(jìn)行倒角。7.3膠接面處理試板在與加強(qiáng)片粘貼前，應(yīng)對試板和加強(qiáng)片膠接面進(jìn)行表面處理：a)若膠接面使用了剝離層，則膠接面無需打磨。剝離層在膠接前進(jìn)行去除，以防止膠接面污染。推薦剝離層去除后在12h內(nèi)完成粘貼操作，否則應(yīng)按照未使用剝離層進(jìn)行打磨處理。b)若膠接面沒有使用剝離層，應(yīng)采用噴砂或打磨的方式進(jìn)行處理。操作步驟如下：1)將膠帶粘貼在非膠接區(qū)，對該區(qū)域進(jìn)行標(biāo)記和保護(hù)。2)膠接面處理：6GB/TXXXXX—XXXX——噴砂處理：使用復(fù)合材料用噴砂機(jī)，選用180目～300目的砂粒，控制氣壓在0.45MPa~0.8MPa；——砂紙?zhí)幚恚哼x用120～220目的金剛砂砂紙進(jìn)行打磨。若試板采用單向帶制造，應(yīng)沿纖維方向打磨。3)用清潔的白色揩布沾濕乙醇對處理過的膠接面進(jìn)行清理，以白色揩布無顏色為準(zhǔn)。4)目視檢查，打磨面應(yīng)泛白且分布均勻。5)如果打磨過程使用了水以降低灰塵，則打磨后應(yīng)將試板進(jìn)行干燥處理。6)如果不能立即粘貼加強(qiáng)片，則應(yīng)將處理過的試板放入密封袋中保存。7.4膠粘劑準(zhǔn)備若選用膠膜，應(yīng)根據(jù)膠接區(qū)的尺寸裁剪膠膜的大小。若選用糊狀膠粘劑，應(yīng)根據(jù)粘貼區(qū)的尺寸和糊狀膠粘劑的厚度準(zhǔn)備用量，使用前充分混合，攪拌至顏色均勻。7.5粘貼加強(qiáng)片推薦使用附錄B所示粘貼工裝設(shè)定非膠接區(qū)長度和定位加強(qiáng)片。a)宜采用粘貼工裝設(shè)定非膠接區(qū)長度和定位加強(qiáng)片；b)加強(qiáng)片粘貼前可用壓敏膠帶對非膠接區(qū)表面進(jìn)行保護(hù)；c)使用雙組分膠粘劑粘貼加強(qiáng)片時，涂膠時宜朝一個方向，以避免裹入空氣。宜采用一定的措施用于控制膠粘劑層的厚度和均勻性，膠接處溢出的樹脂應(yīng)及時進(jìn)行清理。7.6膠粘劑固化加強(qiáng)片與試板粘貼后需進(jìn)行固化：a)若使用中、高溫固化的膠粘劑，應(yīng)放置于壓機(jī)下或制袋后放置于熱壓罐、烘箱進(jìn)行固化，固化過程對溫度、壓力和固化時間進(jìn)行監(jiān)控并記錄。b)對于室溫固化的膠粘劑，宜在14kPa～34kPa的壓強(qiáng)下進(jìn)行室溫固化。7.7脫模及試樣分切脫模及試樣分切應(yīng)符合：a)脫模時要防止加強(qiáng)片的邊緣發(fā)生損傷。如非粘貼區(qū)有溢膠，應(yīng)測量并記錄溢膠長度。b)試樣的分切宜選用加工精度較高的數(shù)控機(jī)床或磨床，以試板基準(zhǔn)邊為加工基準(zhǔn)，將試板分切成規(guī)定尺寸的試樣，測量并記錄試樣的尺寸。8驗收方法加強(qiáng)片粘貼后，應(yīng)逐條進(jìn)行檢查：a)切割試樣前，宜采用無損檢測工具對膠接區(qū)域進(jìn)行檢測，以表明膠接區(qū)域質(zhì)量。b)粘貼加強(qiáng)片的試樣應(yīng)相對試樣的中間層對稱（一側(cè)的厚度與另一側(cè)的厚度相差應(yīng)小于0.5mm可采用影響測量儀進(jìn)行檢測，檢測方法如圖3所示。7GB/TXXXXX—XXXX說明：1.試樣的測量基準(zhǔn)線由試樣的兩條長邊擬合生成；2.a1和a2，b1和b2之間的差值小于0.5mm。圖3粘貼加強(qiáng)片的試樣兩側(cè)厚度偏差的測量方法c)試樣非膠接區(qū)的樹脂膠瘤不應(yīng)影響試樣的尺寸測量和測試結(jié)果。通常，膠接線2mm以內(nèi)的樹脂膠瘤可不做處理。壓縮試樣的非膠接區(qū)應(yīng)避免溢膠，以影響到厚度的測量。d)試樣粘貼加強(qiáng)片區(qū)域的厚度測量沿長度方向測量點(diǎn)不少于4個，沿寬度方向測量點(diǎn)不少于2個。e)試樣的尺寸和公差測量結(jié)果應(yīng)滿足測試標(biāo)準(zhǔn)或測試方法中要求。8GB/TXXXXX—XXXX試板和試樣分切設(shè)備（資料性）試板和試樣的分切可以使用不同的分切設(shè)備，表A.1給出了常用的分切設(shè)備的加工尺寸精度和使用表A.1試板的分切與機(jī)械加工精度設(shè)備和層合板接觸部分速度/壓力設(shè)備限制磨床砂輪20~40mm/min1、用于試樣的最終加工2、加工端面只能是平面，表面粗糙度可達(dá)0.4um；3、加工尺寸精度約±0.05mm，平行度為0.03mm，垂直度為0.02mm。銑床硬質(zhì)合金等銑削刀具≥24000r/min1、脆性基體加工會產(chǎn)生微裂紋，用于試樣的最終加工；2、加工端面表面粗糙度約為1.6um；3、尺寸加工精度±0.3mm，平行度和垂直度約為砂輪分切機(jī)研磨用砂粒手動或電動1、應(yīng)采用粒度在40~80的金剛石砂輪片；2、分切線速度可調(diào)，進(jìn)給速度的選擇只要不使砂輪片發(fā)生過載或被切件發(fā)生過熱情況即可。高壓水切割水流（有磨料）1、分層敏感性隨著進(jìn)給速率增加而增加，可用于試板的分切；2、表面粗糙度約為3.2um。9GB/TXXXXX—XXXX加強(qiáng)片粘貼工裝（資料性）B.1加強(qiáng)片粘貼工裝（適用于膠膜）使用圖B.1所示粘貼工裝粘貼加強(qiáng)片的操作步驟如下：a)使用膠帶對試板的非膠接區(qū)進(jìn)行保護(hù)；b)將四塊膠膜分別粘貼于四塊加強(qiáng)片的膠接面；c)將其中的兩塊加強(qiáng)片放置于附錄圖B.1所示工裝的凹槽中，膠膜側(cè)朝上；d)依次放置試板和剩余兩塊加強(qiáng)片；e)上蓋板通過定位銷與下底板組合通過擰緊側(cè)面的螺絲使加強(qiáng)片擋板向凸臺方向擠壓加強(qiáng)片，保證加強(qiáng)片與凸臺緊密接觸以防止樹脂溢出到試樣上；加強(qiáng)片擋板外側(cè)的試樣擋板用以保證試樣在固化過程不發(fā)生移動。圖B.1加強(qiáng)片粘貼工裝B.2加強(qiáng)片粘貼工裝（適用于糊狀膠粘劑）使用圖B.2所示粘貼工裝粘貼加強(qiáng)片的操作步驟如下：GB/TXXXXX—XXXXa)使用膠帶對試板的非膠接區(qū)進(jìn)行保護(hù)；b)采用附錄B.2所示工裝的上下底板夾持住試板非膠接區(qū)，以保