A rapid test for evaluating the degree of cure in CFRP composites
- 36 Downloads
- 2 Citations
Abstract
A noncontact optothermal method is described for possible application to routine industrial evaluation of the degree of cure in polymeric composites. The surface of the part is heated by a laser beam or other radiative source while its temperature evolution is continuously monitored with an infrared detector. A strong exothermal peak is observed when the material is partially or totally uncured. Changes in the signal shape related to variations of the part geometry or environmental conditions are minimized by a differential approach comparing subsequent heat cycles on the same area. Results obtained with cured or uncured graphite-epoxy prepreg sheets are presented.
Keywords
Polymer Physical Chemistry Inorganic Chemistry Laser Beam Temperature EvolutionZusammenfassung
Es wird eine Nonkontaktmethode zur möglichen Anwendung für industrielle Routinebestimmungen des Vulkanisationsgrades von Polymergemischen beschrieben. Die Oberfläche der Probe wird durch einen Laserstrahl oder durch eine andere Strahlungsquelle erhitzt, wobei das Temperaturverhalten durch einen Infrarotmonitor kontinuierlich verfolgt wird. Ist das Metall partiell oder vollkommen vulkanisiert, kann man ein stark exothermes Signal beobachten. Durch Probengeometrie oder Umweltbedingungen verursachte Signalformänderungen werden durch eine Differentialnäherung mittels Vergleich aufeinanderfolgender Erhitzungszyclen an der gleichen Stelle minimal gehalten. Es werden einige Ergebnisse von vulkanisierten und unvulkanisierten Graphit-Epoxy Blättchen dargelegt.
Резюме
Описан безконтактни й оптико-термический метод определения ст епени вулканизации полимерных композит ных материалов для возможного его испол ьзования в качестве обычного промышленн ого метода анализа. Ча сть поверхности образца нагревается лазерны м лучом или каким-либо д ругим источником изл учения, а выделяющаяся при это м теплота непрерывно измеряет ся приемником инфрак расного излучения. В случае ко мпозита, не подвергнувшегося ил и только частично подвергнувшегося ву лканизации, наблюдае тся сильный экзотермический пик. Изменения формы сигн алов, обусловленных измен ением геометрии образца или окружающ их условий, сводятся д о минимума дифференциальным ср авнением последующих тепловы х циклов на том же само м участке поверхности. Предста влены результаты, полученн ые с неи вулканизиров анными графит-эпоксйдными о бразцами в форме листов.
Preview
Unable to display preview. Download preview PDF.
References
- 1.J. Koenig, “Quality control and NDE techniques for composites” Report AVRADCOM TR 83-F-6, Case Western Reserve University, Cleveland, OH 44106, available from DRDAV-EGX, St. Louis, MO 63120 (1983).Google Scholar
- 2.C. A. May, Pure & Appl. Chem., 55 (1983) 811.Google Scholar
- 3.B. G. Parker and C. H. Smith, Modern Plastics, 56 (Dec. 1979) 58.Google Scholar
- 4.K. Cole, D. Noël and J. J. Hechler, “Characterization of epoxy-graphite composites by diffuse reflectance FTIR” in: Fourier and Computerized IR Spectroscopy, Proc. SPIE 553 (1985) 114.Google Scholar
- 5.J. F. Bussière, Nondestructive Materials Characterization: an Important Tool in Manufacturing, 11th World Conf. NDT, Las Vegas, Nov. 3– 8, 1985.Google Scholar
- 6.R. Riesen and H. Sommerauer, Am. Lab., 13 (1983) 30.Google Scholar
- 7.G. Birnbaum and G. S. White, “Laser techniques in NDE” in: Research Techniques in NDT, R. S. Sharpe editor, 7 (1984) 259.Google Scholar
- 8.G. Busse, IEEE Trans. Son. Ultrason., SV-32 (1985) 355.Google Scholar
- 9.J. C. Murphy, J. W. Maclachlan and L. C. Aamodt, IEEE Trans. Ultrason. Ferroel. Freq. Contr. (in press).Google Scholar
- 10.G. Busse and P. Eyerer, Appl. Phys. Lett., 43 (1983) 355.Google Scholar
- 11.P. Cielo, J. Appl. Phys., 56 (1984) 230.Google Scholar
- 12.D. L. Balageas, J. C. Krapez and P. Cielo, J. Appl. Phys., 59 (1986) 348.Google Scholar
- 13.P. Cielo, R. Lewak and D. L. Balageas, Thermosense VIII Symposium, Cambridge, Sept. 15–20, 1985. Proc. SPIE, Vol. 581, p. 47.Google Scholar
- 14.P. Cielo and S. Dallaire, Laser-surface Coupler, U.S. Patent 4, 480, 168, issued on Oct. 30, 1984.Google Scholar
- 15.P. Cielo, X. Maldague, S. Johar and B. Lauzon, Mater. Eval., 44 (1986) 770.Google Scholar
- 16.P. Cielo and J. Bussière, Efficient Laser Generation of SAW U.S. Patent, 4, 541, 280, issued Sept. 17, 1985.Google Scholar
- 17.P. Cielo, J. Thermal Anal., 30 (1985) 31.Google Scholar