節纖維纏繞復合材料制品的檢驗
    對于纖維纏繞成型的復合材料制品，一般要注意以下幾方面的檢驗。
    1、外觀檢驗
    (1)氣泡：耐腐蝕層表面允許大氣泡直徑為5MM,每平方米直徑不大于5mm的氣泡少于3個時，可不予修補，否則，應將氣泡劃破修補。
    (2)裂紋：耐腐蝕層表面不得有深度0.5mm以上的裂紋。增強層表面木得有深度為2mm以上的裂紋。
    (3)凸凹（或皺紋）：耐腐蝕層表面應光滑平整，增強層的凸凹部分厚度應不大于厚度的20%。
    (4)返白：耐腐蝕層不應有返白處，增強層返白區大直徑應不超過50mm。
    2、尺寸檢驗
    按照圖紙要求，采用合適精度與量程的計量量具對制品的尺寸進行檢驗。
    3、固化度和襯里微孔的檢查
    ①現場檢查
    a）手觸復合材料制品表面無粘手的感覺。
    b)用干凈棉紗蘸取丙酮放于制品表面觀察，棉紗是否變色。
    c)用手或硬幣敲擊制品發出的聲音是模糊還是清脆。
    若手感覺發粘、棉紗變色、聲音模糊，即認為制品表面固化不合格。
    ②呋喃復合材料固化度簡易檢驗
    取一試樣浸入盛有少量丙酮的燒杯中，封口，浸泡24小時，以試樣表面光滑完整，丙酮不變色作為固化的標志。
    ③制品固化度的檢驗與測試
    通過測試巴氏硬度來間接地考核復合材料的固化程度，采用巴氏硬度計，其型號可以為HBa-1型或GYZJ934-1型，用測得的巴氏硬度換算出近似固化度。固化比較理想的纏繞復合材料制品的巴氏硬度一般為40-55。也可按照GB2576-89的相關規定準確測試制品固化度。
    ④襯里微孔檢測
    必要時，復合材料襯里采用電火花檢測器或微孔檢測儀進行抽樣檢查。
    4、制品性能檢測
    依據作業指導文件要求的測試內容和規定的測試標準對制品熱、物理和機械性能進行測試，為制品的驗收提供依據。
    5、無損檢測
    必要時需對產品進行超聲波掃描、X射線、CT、熱成像等的無損檢測，準確分析和判定制品內部缺陷。
    第二節制品缺陷分析、控制措施與修復
    1、復合材料制品表面發粘，其主要原因如下。
    a）空氣中濕度大。由于水蒸氣對不飽和聚酯樹脂、環氧樹脂均有延緩、阻聚的作用，甚至能造成表面永久發粘，制品長期固化不完全等缺陷。因此要保證在相對濕度低于80%的情況下進行復合材料制品的制作。
    b）不飽和聚酯樹脂中石蠟加得太少或石蠟不符合要求而導致空氣中氧的阻聚作用。除加適量的石蠟外，還可以用其它方法（如加玻璃紙或聚醋薄膜）將制品表面與空氣隔絕。
    c）固化劑、促進劑用量不符合要求，因此在配置膠液時應嚴格按技術文件規定的配方控制用量。
    d）對于不飽和聚酯樹脂而言，苯乙烯揮發太多造成樹脂中的苯乙烯單體不足。這一方面要求樹脂膠凝前不能加熱，另一方面環境溫度不宜太高（通常30攝氏度為宜），且通風量不宜太大。
    2、制品氣泡太多，其原因如下。
    a)趕壓氣泡不徹底，每一層鋪敷、纏繞都要用輥子反復滾壓，輥子應做成環向鋸齒型或縱向槽型。
    b)樹脂粘度太大，在攪拌或涂刷時，帶入樹脂中的空氣泡不能被趕出。需要加入適量的稀釋劑。不飽和聚酯樹脂的稀釋劑為苯乙烯；環氧樹脂的稀釋劑可選用乙醇、丙酮、甲苯、二甲苯等非活性或甘油醚類的活性稀釋劑。呋喃樹脂和酚醛樹脂的稀釋劑為乙醇。
    c）增強材料選用不當，應重新考慮所用增強材料的種類。
    d）操作工藝不當，應根據樹脂及增強材料種類的不同，選擇適當的浸膠、涂刷、滾壓角度等工藝方法。
    3、制品的分層現象，原因如下。
    a)纖維織物未做前處理，或處理不夠。
    b)織物在纏繞過程中張力不夠，或氣泡過多。
    c)樹脂用量不夠或粘度太大，纖維沒有被浸透。
    d)配方不合理，導致粘接性能差，或固化速度過快、過慢造成。
    e)后固化時，工藝條件不合適（一般是過早熱固化或溫度過高)。
    無論何種原因造成的分層現象，都必須徹底鏟除分層部分，并用角向磨光機或拋光機打磨掉缺陷區以外周邊的樹脂層，寬度不小于5cm,然后再按工藝要求重新進行鋪層。
    對于以上各種缺陷，不管何種原因，都應采取適當的辦法徹底消除，以達到質量要求。
    第三節 典型纏繞復合材料試件制作與性能測試
    復合材料常常是各項異性材料，其設計分析方法與金屬材料不同。復合材料的各項異性性能導致其與金屬材料性能測試方法的差異。對于傳統材料，設計人員在選定材料的同時就可以根據材質（或牌號）從手冊或廠家提供的材料說明書獲得性能數據。復合材與其說是材料不如說是結構更確切，它的性能與樹脂基體、增強材料、工藝條件、存放時間和環境有多種因素有關。
    在進行復合材料設計工作之前對原材料性能進行測試是非常必要的，但還不能說掌握了設計所必需的性能數據，只能認為對原材料的選擇奠定了基礎。目前微觀力學方法預測的結果尚有局限性，只能定性估算。復合材料構件設計所需的性能數據需要由基本性能試驗獲得，這一點對設計工作是至關重要的。
    復合材料性能測試是材料選擇，評價增強材料、樹脂基體、界面性能、成型工藝條件和制造技術水平，以及制品設計的依據。
    一、單向纖維復合材料平板
    單向復合材料的彈性性能有0度、90度、45度方向的拉伸、壓縮性能表征，纖維與樹脂之間界面性能由彎曲及層間剪切試驗表征。為評價材料性能，根據標準GB3354-82、GB3856-83、 GB3356-82、GB3357-82、GB3355-82的具體要求，完成單向纖維復合材料平板的制作，再將纖維復合材料平板加工成各項試驗方法要求的試樣尺寸和數量。
    1、單向纖維復合材料平板的制作
    纏繞法是使從紗架上引出的纖維，依次通過張力器、膠槽、導紗輥、繞絲嘴，纏繞到芯模表面（圖8-1),后固化成型。標準規定模板尺寸為270mm X 270mm，模板一次可纏繞制作兩塊平板（正反兩面），能夠加工拉伸、壓縮、彎曲、層間剪切等性能試驗所需試件數量。制作平板好用聚四氟乙烯布作為脫模片鋪覆在模具表面，不用脫模劑、防止脫模劑遷移到復合材料表面給粘接鋁片工序帶來困難。用少量硅酯使脫模片鋪覆在模具表面時，能夠很好的展平，避免試件固化后表面不光滑。
    纏繞過程中通過張力控制裝置調整每團紗的張力，一般以纖維強力的5%-8%為宜，張力應保持穩定。纏繞速度不超過30r/min.工藝過程中可使膠槽加熱，降低樹脂粘度，提高樹脂對纖維的浸潤性能。纖維應均勻地分布在模具表面直至所需厚度，纏繞層數按下式計算。
     

    纏繞結束后，放上、下壓板與厚度墊塊，預緊螺栓，放置2小時左右，使多余樹脂流出，均勻上緊螺栓，使模具上、下加壓板與墊塊接觸，用鋒利的刀片切斷芯模兩端的纖維，釋放纏繞張力，避免固化后板翹曲變形。但過早切斷纖維會使纖維排列不直。模具放入烘箱后按照規定的制度固化，溫度控制精度為士3℃，自然冷卻至室溫，拆開模具，取出制備的平板加了成各種規格的試樣。
  

    2、試體的加工
    單向纖維復合材料平板制備之后，清除表面灰塵，雜質等異物，根據國標要求的試樣尺寸和數量，考慮到切割刀口寬度，用特種鉛筆在平板上標出纖維方向及0度、90度、45度拉伸、壓縮、彎曲試樣加工區域，用金剛砂輪片在專用銑床上切割試樣，試樣形狀和尺寸參見相應的標準。
    3、加強片粘接
    加強片用厚度為2-3mm正交鋪層的玻璃纖維復合材料板或厚度1-3mm的鋁板制作。用鋁板制作加強片時，加強片表面應平整，用砂布打磨去除表面氧化層，并將加強片放在酸處理液中加熱到65度,并放置15min,再用自來水沖洗干凈，然后在105度下烘2小時，除去水分。處理后的加強片表面切勿用手觸摸。處理液的重量比為硫酸：蒸餾水：重鉻酸鉀＝10：30：1。
    粘接加強片之前，用100目砂紙打磨試件表面，擦去表面灰塵，用乙酸乙酯清除脫模劑及表面油垢，在用丙酮清洗一遍試件冰涼干。由于單向復合材料在纖維方向上的拉伸強度很高，拉伸試驗時加強片容易滑脫，建議選用環氧618：200＃聚酰胺：二縮水甘油醚：咪唑=100：80：15: 2。試件和加強片涂好粘接劑施加接觸壓力固化。固化制度為：室溫升到60度，保溫2小時再升溫到120度，保溫8小時后降溫至室溫。垂直纖維方向的拉伸試件和45度偏拉伸試件的強度較低，可采用常溫膠粘劑。
    加強片固化之后，在試件測試部位表面用砂紙打磨，裸露出纖維層，用丙酮、乙酸乙酯處理去除表面油污，畫好測量方向線，采用502膠粘劑粘貼應變片，應變片粘貼方向與被測材料性能方向一致，膠粘劑固化后即完成試件的制作工作了。
    二、NOL環試樣制作
    纖維纏繞成型的高壓容器及固體發動機殼體等內壓容器在設計上通常采用網格理論分析，網格理論忽略基體剛度，載荷全部由纖維承擔，NOL環試驗方法就是在此基礎上發展起來的。
    NOL環試樣通常在專門的小型纏繞機上纏繞成型，NOL環制造有兩種方法：一是在專用組合模具單環纏繞，二是先纏繞環向圓筒，然后切制成環。環的外表面可以加工，也可以不加工。經過加工的環，其強度高，離散系數小。不加工的環，表面凸凹不平，表面樹脂含量高，尺寸偏差大。筒切環比單個繞制環的強度低。這是因為從圓筒上切取環時，一些連續纖維被切斷，降低了環的承載能力。實際試驗中通常采用單個繞制的環。環的性能與纏繞張力、固化制度、纖維水分含量、纖維表面狀態、樹脂體系等均有一定關系，制造時應引起注意。詳細的試樣制作和測試見GB2578-89; GB1458和GB1461。