一種復(fù)合材料的微波-液壓成型方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一全復(fù)合材料熱固化成型技術(shù)，尤其是一種微波加熱固化復(fù)合材料的技術(shù)，具體地說(shuō)是一種在加熱過(guò)程中能對(duì)復(fù)合材料制件的上下表面施加液體壓力，有效固化和壓實(shí)復(fù)合材料制件的復(fù)合材料的微波-液壓成型方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料具有高比強(qiáng)度和比剛度、質(zhì)量輕、耐腐蝕、抗疲勞等優(yōu)點(diǎn)，得到廣泛的應(yīng)用。復(fù)合材料熱壓罐成型方法是一種主要的成型工藝，但熱壓罐成型技術(shù)存在的問(wèn)題是:熱壓罐通過(guò)熱對(duì)流和熱傳導(dǎo)來(lái)加熱固化復(fù)合材料制件，效率低，時(shí)間長(zhǎng)，能耗高。同時(shí)存在壓力控制滯后性大、壓力不均勻和壓力值不高的問(wèn)題。
[0003]微波加熱固化技術(shù)是以低頻電磁波穿透材料，將微波能轉(zhuǎn)變成熱能，對(duì)材料里外進(jìn)行均勻加熱的技術(shù)。微波加熱固化時(shí)間短、溫度易于控制、能耗低，適于成型大尺寸復(fù)雜制件，是一種新型的復(fù)合材料加熱固化方法。多數(shù)傳統(tǒng)的熱固化樹(shù)脂都可采用微波輻射固化技術(shù)進(jìn)行固化。利用微波固化復(fù)合材料制件，發(fā)現(xiàn)其固化產(chǎn)物的化學(xué)結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)熱固化相同，但固化效率遠(yuǎn)大于熱固化。微波固化復(fù)合材料具有極好的發(fā)展前景。
[0004]而該微波-液壓成型復(fù)合材料的發(fā)明裝置在微波加熱固化復(fù)合材料過(guò)程中，液體壓力控制系統(tǒng)改變上下橡膠囊內(nèi)的流體壓力，以液體壓力壓實(shí)復(fù)合材料制件此方法和裝置解決了復(fù)合材料在傳統(tǒng)的熱壓罐成型工藝中成型速度慢、壓力不均勻、壓力控制滯后性大和成本高的難題，在高性能、低成本復(fù)合材料成型技術(shù)領(lǐng)域具有廣闊的市場(chǎng)價(jià)值和應(yīng)用前旦
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【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有的復(fù)合材料微波固化過(guò)程中復(fù)合材料制件存在受力不勻的問(wèn)題，設(shè)計(jì)一種能對(duì)復(fù)合材料制件上下面均勻施加壓力的復(fù)合材料的微波-液壓成型方法，同時(shí)提供一種相應(yīng)的成型裝置。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案之一是:
一種復(fù)合材料的微波-液壓成型方法，其特征在于:在微波加熱復(fù)合材料過(guò)程中對(duì)復(fù)合材料制件的上下表面施加均衡的液體壓力，有效壓實(shí)復(fù)合材料制件；它通過(guò)將需成形的復(fù)合材料制件先放入成型模具中，再將復(fù)合材料制件和成型模具一起放入一個(gè)由耐壓、耐高溫上、下橡膠囊15，16)和密封圈7)組成的密閉空間中，通過(guò)對(duì)密閉空間抽真空使得上、下兩個(gè)橡膠囊15，16)對(duì)復(fù)合材料施加均勻的壓力；微波發(fā)生器4)產(chǎn)生的微波加熱固化復(fù)合材料，在固化過(guò)程中，上、下橡膠囊15，16)中的液體壓力施加到復(fù)合材料和模具表面，對(duì)復(fù)合材料制件施加均勻的壓實(shí)力，使得復(fù)合材料制件獲得與模具形狀相匹配的外形并最終固化成型。
[0007]上、下橡膠囊內(nèi)的壓力調(diào)節(jié)范圍在O至20MPa之間；作用在復(fù)合材料制件上的壓力包括線性和非線性兩種；上、下橡膠囊內(nèi)的壓力采用相等或交叉脈動(dòng)變化的方式，以有效排出復(fù)合材料制件12)中的空氣，減少孔隙率。
[0008]在上、下橡膠囊15，16)和密封圈7)組成的密閉空間內(nèi)抽真空，使得兩橡膠囊15，16)更好的貼合復(fù)合材料和模具13)，液體壓力有效的壓實(shí)復(fù)合材料制件12)，獲得更好的密實(shí)度，提高復(fù)合材料制件12)的性能。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)方案之二是:
一種復(fù)合材料的微波-液壓成型裝置，其特征在于:它包括上橡膠囊15、下橡膠囊16、模具13、陣列微波發(fā)生器4和開(kāi)閉模系統(tǒng)，開(kāi)閉模系統(tǒng)除了具有開(kāi)啟和閉合的作用外，還能在閉合后施加外部壓力使得上橡膠囊15和下橡膠囊16同時(shí)壓緊密封圈7以形成密閉空間，復(fù)合材料制件12放置在模具13上，模具13和復(fù)合材料制件12位于所述的密閉空間中；所述的上橡膠囊15和下橡膠囊16中注有流體介質(zhì)8并分別設(shè)有用于加壓的液體介質(zhì)輸入口 2和用于減壓的沆體介質(zhì)輸出口 6，所述的密閉空間連接有抽真空氣流出口 17 ;所述的陣列微波發(fā)生器4安裝在上模座5和下模座9上，與上模座5相連的導(dǎo)套I套裝在與下模座9相連的導(dǎo)柱14上，上橡膠囊15和下橡膠囊16分別安裝在上模座與下模座上對(duì)應(yīng)的承壓腔11中，承壓腔11中安裝有對(duì)應(yīng)的承壓板10。
[0010]上橡膠囊15和下16均能耐100°C以上的高溫，并且其介電常數(shù)實(shí)部小于80。
[0011]承壓腔11中的承壓板10的介電常數(shù)小于80，，能承受上下橡膠囊15，16產(chǎn)生的壓力。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明解決了復(fù)合材料在傳統(tǒng)的熱壓罐成型工藝中成型速度慢、壓力不均勻、壓力控制滯后性大和成本高的難題。
[0013]本發(fā)明的模具無(wú)需固定，直接置于下模液壓囊的表面，同時(shí)開(kāi)閉模系統(tǒng)具有很好的敞開(kāi)性，為模具的更換提供更好的便捷性。
[0014]【附圖說(shuō)明】:
圖1是本發(fā)明的微波-液壓成型復(fù)合材料的成型裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2是圖1的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖中:1是導(dǎo)套、2是流體介質(zhì)輸入口、3是螺釘、4是陣列微波發(fā)生器、5是上模座、6是流體介質(zhì)輸出口、7是密封圈、8是流體介質(zhì)、9是下模座、10是承壓板、11中承壓腔、12中復(fù)合材料制件、13中模具、14中導(dǎo)柱、15是下橡膠囊、16是上橡膠囊、17是抽真空氣流出□。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和實(shí)例來(lái)對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明，但本發(fā)明不限于該實(shí)施例。
[0018]實(shí)施例一。
[0019]如圖1-2所示。
[0020]一種復(fù)合材料的微波-液壓成型方法:其關(guān)鍵是在微波加熱復(fù)合材料過(guò)程中對(duì)復(fù)合材料制件12的上下表面施加均衡的液體壓力，有效壓實(shí)復(fù)合材料制件12。上下耐壓、耐高溫橡膠囊15、16和密封圈7組成一個(gè)密閉空間，通過(guò)抽真空使得兩橡膠囊15，16分別緊貼合在復(fù)合材料和模具13。微波發(fā)生器4產(chǎn)生的微波加熱固化復(fù)合材料，在固化過(guò)程中，上下橡膠囊中的流體介質(zhì)產(chǎn)生的液體壓力施加到復(fù)合材料和模具表面，提供均勻的壓實(shí)力。上下橡膠囊內(nèi)的壓力調(diào)節(jié)范圍在O至20MPa之間。作用在復(fù)合材料制件12上的壓力包括線性和非線性兩種。上下橡膠囊內(nèi)的壓力可采用相等或交叉脈動(dòng)變化的方式，此方法可以有效排出復(fù)合材料制件12中的空氣，減少孔隙率。
[0021]在兩橡膠囊15，16和密封圈7組成的密閉系統(tǒng)內(nèi)抽真空，使得兩橡膠囊15，16更好的貼合復(fù)合材料和模具13，液體壓力有效的壓實(shí)復(fù)合材料制件12，獲得更好的密實(shí)度，提高復(fù)合材料制件12的性能。成形裝置包括橡膠囊15，16、模具13、流體介質(zhì)8、陣列微波發(fā)生器4、開(kāi)閉模系統(tǒng)組成。開(kāi)閉模系統(tǒng)除了具有開(kāi)啟和閉合該裝置的作用外，還可以在閉合裝置后施加外部壓力使得該裝置的上下兩部分同時(shí)壓緊密封圈7形成密閉的空間。在模具13上鋪層制得復(fù)合材料制件12，然后將模具13和制件一起放置在橡膠囊15的表面。橡膠囊15和16的耐溫在100°C以上，具有介電常數(shù)和微波損耗小的特點(diǎn)。在橡膠囊15和16和波導(dǎo)口制件之間的承壓板10要求介電常數(shù)和微波損耗小，韌性和剛度好，能承受橡膠囊15、16產(chǎn)生的壓力。
[0022]上下兩陣列微波發(fā)生器4產(chǎn)生的微波同時(shí)加熱固化復(fù)合材料，提高復(fù)合材料制件12固化過(guò)程中溫度的均勻性。本發(fā)明中用到的液體壓力通過(guò)液體壓力控制系統(tǒng)控制液體流量