一种聚丙烯腈基碳纤维原丝及预氧丝的力学性能检测方法与流程

技术特征：
1.一种聚丙烯腈基碳纤维原丝及预氧丝的力学性能检测方法，采用力学性能试验机对待测束丝进行力学性能检测；其中，待测束丝为聚丙烯腈基碳纤维原丝束丝或聚丙烯腈基碳纤维预氧丝束丝，其特征在于，包括如下步骤：建立拉伸试验方法步骤：根据待测束丝的特点设置检测参数，建立出待测束丝的拉伸试验方法；其中，所述检测参数包括：力学性能试验机的拉伸速度、模量算法、模量取值点范围、数据采集速度、试验次数、力学性能指标及离散系数的计算公式；其中，拉伸速度设置为80-100mm/min、模量算法选择为杨氏模量、模量取值点范围设置为应变取值范围的0.1-1.0％、数据采集速度设置为8-10ms；仪器调整和准备步骤：调整力学性能试验机上的两个夹具之间的间距，并将力学性能试验机的载荷和位移调整到零点；夹装试样及拉伸步骤：将试样夹装在两个夹具上，然后，使力学性能试验机进入拉伸测试过程，直至试样断裂；重复试验步骤：按照以上步骤，对每个待测丝束重复拉伸多个试样，去除无效试样，保留有效试样，取平均值作为检测结果。2.根据权利要求1所述的聚丙烯腈基碳纤维原丝及预氧丝的力学性能检测方法，其特征在于，在所述建立拉伸试验方法步骤中：力学性能指标及离散系数的计算公式按照gb/t3362-2005和gb/t1446的规定进行设置；优选的，力学性能指标包括拉伸强力、拉伸强度、断裂伸长率、拉伸模量；和/或在所述仪器调整和准备步骤中：输入待测丝束的编号及截面积；和/或在所述重复试验步骤中：对每个待测丝束重复拉伸8-10个试样。3.根据权利要求1或2所述的聚丙烯腈基碳纤维原丝及预氧丝的力学性能检测方法，其特征在于，在所述仪器调整和准备步骤中：所述力学性能试验机上的夹具的最大力值为1-2kn；优选的，若所述力学性能试验机上的夹具的最大力值为1kn，则将力学性能试验机上的两个夹具之间的距离设置为100-200mm，有效的试样拉伸长度为200-300mm；若所述力学性能试验机上的夹具的最大力值为2kn，为便于与1kn夹具拉伸的试验数据比较，则将力学性能试验机上的两个夹具之间的设置为20-120mm，以保证有效的试样拉伸长度为200-300mm。4.根据权利要求1-3任一项所述的聚丙烯腈基碳纤维原丝及预氧丝的力学性能检测方法，其特征在于，若待测束丝的k数小于等于12k，则使用最大力值为1kn的夹具；若待测束丝为24k，则使用最大力值为1-2kn的夹具；若待测束丝的k数大于24k，则使用最大力值大于等于2kn的夹具。5.根据权利要求1-4任一项所述的聚丙烯腈基碳纤维原丝及预氧丝的力学性能检测方法，其特征在于，所述夹具选用气动夹具；优选的，在所述仪器调整和准备步骤中：所述力学性能试验机用压缩空气的压力设定为0.45-0.60mpa。6.根据权利要求1-5任一项所述的聚丙烯腈基碳纤维原丝及预氧丝的力学性能检测方
法，其特征在于，所述夹具包括：第一夹块；第二夹块，所述第一夹块和第二夹块之间用于夹持试样；所述第二夹块上还设置有沟槽，以使试样可以绕在所述第二夹块上；其中，所述第二夹块为牛角状夹块；所述沟槽位于所述牛角状夹块上，且所述沟槽与所述牛角状夹块的夹持面相背设置。7.根据权利要求6所述的聚丙烯腈基碳纤维原丝及预氧丝的力学性能检测方法，其特征在于，所述第一夹块、第二夹块的夹持面上设有垂直于载荷方向的磨痕，以保证试样在夹持后有足够的摩擦力不会发生打滑现象，又不会造成试样在夹持中发生断丝现象；优选的，所述磨痕的深度不超过0.2mm。8.根据权利要求6所述的聚丙烯腈基碳纤维原丝及预氧丝的力学性能检测方法，其特征在于，所述力学性能试验机上的两个夹具分别为上夹具和下夹具；其中，在所述夹装试样及拉伸步骤中，夹持试样的操作包括：1)从卷装的待测束丝上退绕出设定长度的试样，将试样的一端拉入上夹具的第一夹块和第二夹块之间，将试样上下拉直，上部不动，在下部打捻处将试样打个捻，并将上夹具的第一夹块和第二夹块夹紧；2)将试样的另一端拉到下夹具的第二夹块的尖端处，用金属夹夹住试样，逆时针旋转金属夹对试样进行打捻；3)握紧金属夹的夹持部位，将试样先绕在下夹具的第二夹块的沟槽中，再绕到下夹具的第一夹块和第二夹块之间，保持给试样施加一定的预加张力，将下夹具夹紧，试样夹装完毕；优选的，所述设定长度为350-400mm。9.根据权利要求1-8任一项所述的聚丙烯腈基碳纤维原丝及预氧丝的力学性能检测方法，其特征在于，在所述夹装试样及拉伸步骤中，两个夹具分别为上夹具和下夹具；其中，将试样夹装在上夹具和下夹具上的操作中：若待测束丝为t300级1k、3k和6k的待测束丝，则对试样打捻的捻数为15-20捻；若待测束丝为t700级6k和12k的待测束丝，则对试样打捻的捻数为5-10捻；若待测束丝为t800级6k和12k的待测束丝，则对试样打捻的捻数为10-15捻；若待测束丝为24k及24k以上的束丝，则对试样打捻的捻数为5-10捻。10.根据权利要求1-8任一项所述的聚丙烯腈基碳纤维原丝及预氧丝的力学性能检测方法，其特征在于，两个夹具分别为上夹具和下夹具；其中，在夹装试样过程中，当上夹具和下夹具将试样夹紧后，则：对1k试样或3k试样的预加张力不大于5n；对于6k试样或12k试样的预加张力不大于10n；对于24k试样的预加张力不大于15n；对于24k以上试样的预加张力不大于20n。

技术总结
本发明是关于一种聚丙烯腈基碳纤维原丝及预氧丝的力学性能检测方法，用力学性能试验机对待测束丝进行力学性能检测；包括如下步骤：根据待测束丝的特点设置检测参数，建立出待测束丝的拉伸试验方法；调整力学性能试验机上的两个夹具之间的间距，将力学性能试验机的载荷和位移调整到零点，将试样夹装在两个夹具上，然后，使力学性能试验机进入拉伸测试过程，直至试样断裂；按照以上步骤，对每个待测丝束重复拉伸多个试样，去除无效试样，保留有效试样，取平均值作为检测结果。本发明用于提供一种操作简单、快速，结果准确、离散较小的碳纤维原丝和预氧丝的束丝力学性能检测方法，以满足原丝和碳纤维生产工序快速提供力学性能检测数据的要求。数据的要求。数据的要求。


技术研发人员：刘纳新 雷爱民 李旭东 李学刚 周国十 张赟 武建鹏
受保护的技术使用者：山西钢科碳材料有限公司
技术研发日：2022.08.26
技术公布日：2022/11/22