本實(shí)用新型涉及復(fù)合材料加工技術(shù)領(lǐng)域，具體說(shuō)是一種復(fù)合材料快速熱壓成型設(shè)備。

背景技術(shù)：

隨著復(fù)合材料技術(shù)應(yīng)用日臻成熟，復(fù)合材料近年來(lái)也發(fā)展迅猛。為了進(jìn)一步滿足復(fù)合材料推廣應(yīng)用的需求，規(guī)模化生產(chǎn)技術(shù)，低成本快速成型技術(shù)成為當(dāng)今復(fù)合材料領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料低成本快速成型，不僅要從材料本身性能和成型工藝進(jìn)行改進(jìn)，更要對(duì)制備復(fù)合材料的設(shè)備進(jìn)行研發(fā)、改造、升級(jí)。

熱壓罐、烘箱、壓力機(jī)是傳統(tǒng)的復(fù)合材料成型設(shè)備，原理均為通過(guò)對(duì)模具周圍環(huán)境加熱以熱傳導(dǎo)的方式對(duì)模具進(jìn)行加熱，該加熱方式缺點(diǎn)在于模具的升溫速率受限于模具表面的熱交換系數(shù)，同時(shí)又受限于復(fù)合材料成型工藝中使用的輔助材料的耐溫性能。以經(jīng)典的熱壓罐為例，設(shè)備內(nèi)腔的材料重量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于復(fù)合材料模具的重量，因此設(shè)備功率很大，能耗很高，使能耗成本占復(fù)合材料生產(chǎn)成本的比重較大。另外，熱壓罐、烘箱的加熱過(guò)程，需要伴隨內(nèi)部定向氣流的流動(dòng)以提高熱交換效率，但是就造成復(fù)合材料模具的各部位受熱不均勻，迎風(fēng)面熱交換快，背風(fēng)面慢，模具各部位溫差大。不同模具間由于受到不同的氣流傳熱，模具間的溫差大。因此，進(jìn)熱壓罐、烘箱的復(fù)合材料固化工藝，需要限定升溫速率上限，對(duì)模具也有較高要求，防止溫差過(guò)大，影響復(fù)合材料產(chǎn)品的質(zhì)量。同時(shí)，受材料界面熱交換系數(shù)的制約，以及制造真空袋的非金屬輔助材料耐溫能力的制約，傳統(tǒng)的復(fù)合材料固化成型設(shè)備難以實(shí)現(xiàn)較高的升溫速率，這使復(fù)合材料固化成型工藝周期需要數(shù)小時(shí)甚至數(shù)十小時(shí)，生產(chǎn)效率受此制約，要實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，設(shè)備投入規(guī)模大，分擔(dān)成本高。樹(shù)脂的固化熱過(guò)程長(zhǎng)，易發(fā)生性能的變化，導(dǎo)致復(fù)合材料產(chǎn)品出現(xiàn)缺陷等問(wèn)題。

由傳統(tǒng)復(fù)合材料成型設(shè)備能力，限制了復(fù)合材料技術(shù)的發(fā)展。為實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料低成本快速成型固化，對(duì)復(fù)合材料的樹(shù)脂基體進(jìn)行了大量的改性，已經(jīng)取得了大量成果，但是成型技術(shù)裝備、固化技術(shù)裝備的研發(fā)嚴(yán)重滯后，設(shè)備原理仍然建立在壓機(jī)、烘箱等傳統(tǒng)的基礎(chǔ)上，高能耗沒(méi)有改變，工藝流程也沒(méi)有本質(zhì)變化。因此，以熱壓罐代表的傳統(tǒng)的復(fù)合材料成型設(shè)備的工藝成本高，耗能大，復(fù)合材料固化周期長(zhǎng)，生產(chǎn)效率低，同時(shí)設(shè)備系統(tǒng)復(fù)雜，建設(shè)成本高。

而壓力機(jī)成型，需要陰陽(yáng)配對(duì)模具，對(duì)模具制造要求高，制造成本高，模具厚重，加熱影響區(qū)包括壓力機(jī)的部件，加熱材料重量大，功率很大，且難以適應(yīng)大尺寸、較復(fù)雜形狀產(chǎn)品的制造。同時(shí)，傳統(tǒng)的熱壓罐、烘箱、壓力機(jī)等設(shè)備，外形尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于可固化的復(fù)合材料零件，都是固定安裝設(shè)備。這就造成復(fù)合材料車間裝備的固化設(shè)備，必須視可能生產(chǎn)的最大規(guī)格的產(chǎn)品尺寸來(lái)訂，當(dāng)用大設(shè)備生產(chǎn)小產(chǎn)品時(shí)，進(jìn)一步加大了能耗。同時(shí)，完成成型后的復(fù)合材料成型模具，需要從成型車間運(yùn)輸?shù)焦袒O(shè)備車間，固化完成后再運(yùn)輸回成型車間。如果要實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料零件的批生產(chǎn)，對(duì)大量的模具進(jìn)行運(yùn)輸，耗時(shí)耗力，時(shí)間成本和設(shè)施成本很高。當(dāng)前傳統(tǒng)的設(shè)備無(wú)法改變這個(gè)生產(chǎn)流程，因此在復(fù)合材料零件的成本構(gòu)成里，管理成本占了較大的比重。

綜上。傳統(tǒng)的熱傳導(dǎo)方式加熱模具的設(shè)備，難以有效的從效率、能耗、流程上實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料低成本快速成型。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種復(fù)合材料快速熱壓成型設(shè)備，有效的從效率、能耗、流程上實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料低成本快速成型。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：一種復(fù)合材料快速熱壓成型設(shè)備，包括主控系統(tǒng)、測(cè)溫模塊、電磁輸出模塊、電磁功率分配加熱模塊、加壓模塊、真空控制模塊；

主控系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)路與各模塊各自配備的控制器連接，對(duì)各模塊發(fā)出運(yùn)行指令使其運(yùn)行；

測(cè)溫模塊通過(guò)熱電偶與復(fù)合材料成型模具連接，測(cè)量其溫度并轉(zhuǎn)換成數(shù)字量向傳輸給主控系統(tǒng)；

電磁輸出模塊接受主控系統(tǒng)發(fā)送的運(yùn)行指令，以脈沖方式輸出電磁感應(yīng)電流；

電磁功率分配加熱模塊將電磁輸出模塊輸出的電流分配到各加熱模塊，使各加熱模塊以特定的組合方式和時(shí)序?qū)?fù)合材料成型模具進(jìn)行加熱；

加壓裝置為壓力容器或機(jī)械加壓裝置，復(fù)合材料成型模具置于加壓裝置中，實(shí)現(xiàn)對(duì)模具上鋪放的復(fù)合材料施加壓力；

真空控制模塊具有抽真空功能，用管路與復(fù)合材料模具連接，接受主控系統(tǒng)的指令，對(duì)模具進(jìn)行抽真空。

作為優(yōu)選，所述加壓裝置為快開(kāi)門壓力容器，并能夠根據(jù)主控系統(tǒng)的指令，對(duì)壓力容器進(jìn)行加壓、穩(wěn)壓或減壓，電磁功率分配加熱模塊安裝在壓力容器內(nèi)部，且電磁功率分配加熱模塊的網(wǎng)線、電源均引入加壓裝置內(nèi)部。

作為優(yōu)選，所述真空控制模塊由真空泵、多組真空控制閥組成，真空控制模塊通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接主控系統(tǒng)，接受主控系統(tǒng)指令執(zhí)行真空泵的運(yùn)轉(zhuǎn)控制及多組真空控制閥的啟閉控制，復(fù)合材料成型模具通過(guò)真空軟管與真空控制模塊連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)預(yù)固化復(fù)合材料進(jìn)行真空化。

作為優(yōu)選，所述主控系統(tǒng)通過(guò)以太網(wǎng)與測(cè)溫模塊、電磁輸出模塊、電磁功率分配加熱模塊、加壓模塊以及真空控制模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信鏈接，主控系統(tǒng)的軟件通過(guò)網(wǎng)絡(luò)讀取測(cè)溫模塊測(cè)得的復(fù)合材料成型模具各區(qū)域的溫度。

作為優(yōu)選，所述電磁輸出模塊由中頻電源及PLC控制器組成，中頻電源工作頻率范圍1~30KHz，PLC控制器通過(guò)以太網(wǎng)與主控系統(tǒng)連接，接受主控系統(tǒng)指令，通過(guò)設(shè)定的PLC程序，控制中頻電源在特定的時(shí)間，輸出設(shè)定時(shí)長(zhǎng)的電磁脈沖。

作為優(yōu)選，所述電磁功率分配加熱模塊，是由通過(guò)以太網(wǎng)絡(luò)與主控系統(tǒng)通信的開(kāi)關(guān)量輸出裝置和繼電器組成，繼電器為機(jī)械吸合繼電器或電子繼電器，開(kāi)關(guān)量輸出裝置外殼由耐壓殼、隔熱層和冷卻器組成，通過(guò)以太網(wǎng)絡(luò)與主控系統(tǒng)通信的開(kāi)關(guān)量輸出裝置接收到主控系統(tǒng)的指令，在要求的時(shí)間點(diǎn)，使相應(yīng)繼電器吸合，使電磁輸出模塊輸出的電磁脈沖接通到相應(yīng)的加熱模塊，使安放在復(fù)合材料成型模具不同區(qū)域的加熱模塊發(fā)熱，實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的區(qū)域的模具材料發(fā)熱，完成對(duì)復(fù)合材料模具的加熱。

作為優(yōu)選，所述電磁功率分配加熱模塊的加熱部分為電磁感應(yīng)加熱線圈，形式為環(huán)形線圈、平面線圈、曲面線圈中的一種或幾種，線圈的尺寸及感量經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化處理，并根據(jù)復(fù)合材料模具的尺寸配置相應(yīng)數(shù)量的線圈。

本實(shí)用新型的有益效果：

1、采用電磁感應(yīng)線圈直接作用金屬模具自發(fā)加熱的方式，僅加熱復(fù)合材料成型模具本身，設(shè)備其它結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生能耗，因此能耗可大幅度降低。升溫快（1~10℃/min），大幅縮短復(fù)合材料固化成型工藝周期，具備了低成本快速成型的條件，適應(yīng)規(guī)?；a(chǎn)。

2、本設(shè)備采用建立在網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)上的模塊化組合，通過(guò)模塊接入位置的調(diào)整，可以適應(yīng)多種工藝的要求，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的多功能化。利用本設(shè)備的這個(gè)能力，可以使復(fù)合材料生產(chǎn)車間的作業(yè)流程發(fā)生很大改變。傳統(tǒng)的作業(yè)流程，模具的熱過(guò)程都要經(jīng)過(guò)物流進(jìn)入熱壓罐、烘箱等設(shè)備內(nèi)，完成后再經(jīng)物流運(yùn)輸回成型車間。利用本設(shè)備，非熱壓罐真空袋工藝，可以不動(dòng)模具，在成型現(xiàn)場(chǎng)完成。對(duì)于大尺寸產(chǎn)品，可以大大減少運(yùn)輸成本，提高成型效率，最終有利于高效低成本生產(chǎn)。

3、本設(shè)備較熱壓罐、烘箱、壓機(jī)等傳統(tǒng)復(fù)合材料成型固化設(shè)備，大幅度節(jié)約能耗?？墒箯?fù)合材料生產(chǎn)車間配電規(guī)模大大降低，降低建設(shè)成本，使復(fù)合材料生產(chǎn)過(guò)程更加“綠色”。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型電磁功率分配器與電磁線圈為一個(gè)整體時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實(shí)用新型電磁功率分配加熱模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本實(shí)用新型電磁功率分配器固定安裝在壓力容器內(nèi)壁上時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本實(shí)用新型電磁功率分配器與電磁線圈為一個(gè)整體，且兩組都位于加壓裝置外部時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)本實(shí)用新型創(chuàng)造實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本實(shí)用新型創(chuàng)造部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型創(chuàng)造中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型創(chuàng)造保護(hù)的范圍。

如圖1-4所示，一種復(fù)合材料快速熱壓成型設(shè)備，包括主控系統(tǒng)1、測(cè)溫模塊2、電磁輸出模塊3、電磁功率分配加熱模塊4、加壓模塊5、真空控制模塊6；

主控系統(tǒng)1通過(guò)網(wǎng)路與各模塊各自配備的控制器連接，對(duì)各模塊發(fā)出運(yùn)行指令使其運(yùn)行，主控系統(tǒng)1通過(guò)以太網(wǎng)7與測(cè)溫模塊2、電磁輸出模塊4、電磁功率分配加熱模塊5、加壓模塊6以及真空控制模塊6實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信鏈接，主控系統(tǒng)1的軟件通過(guò)網(wǎng)絡(luò)讀取測(cè)溫模塊2測(cè)得的復(fù)合材料成型模具8各區(qū)域的溫度；

測(cè)溫模塊2通過(guò)熱電偶與復(fù)合材料成型模具8連接，測(cè)量其溫度并轉(zhuǎn)換成數(shù)字量向傳輸給主控系統(tǒng)1；

電磁輸出模塊3接受主控系統(tǒng)1發(fā)送的運(yùn)行指令，以脈沖方式輸出電磁感應(yīng)電流，電磁輸出模塊3由中頻電源及PLC控制器組成，中頻電源工作頻率范圍1~30KHz，PLC控制器通過(guò)以太網(wǎng)7與主控系統(tǒng)1連接，接受主控系統(tǒng)1指令，通過(guò)設(shè)定的PLC程序，控制中頻電源在特定的時(shí)間，輸出設(shè)定時(shí)長(zhǎng)的電磁脈沖；

電磁功率分配加熱模塊4，是由通過(guò)以太網(wǎng)絡(luò)7與主控系統(tǒng)1通信的開(kāi)關(guān)量輸出裝置401和繼電器402組成，繼電器402為機(jī)械吸合繼電器或電子繼電器，開(kāi)關(guān)量輸出裝置401外殼由耐壓殼403、隔熱層404和冷卻器405組成，通過(guò)以太網(wǎng)絡(luò)7與主控系統(tǒng)1通信的開(kāi)關(guān)量輸出裝置401接收到主控系統(tǒng)1的指令，在要求的時(shí)間點(diǎn)，使相應(yīng)繼電器402吸合，使電磁輸出模塊3輸出的電磁脈沖接通到相應(yīng)的加熱模塊，使安放在復(fù)合材料成型模具8不同區(qū)域的加熱模塊發(fā)熱，實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的區(qū)域的模具材料發(fā)熱，完成對(duì)復(fù)合材料模具8的加熱；電磁功率分配加熱模塊4的加熱部分為電磁感應(yīng)加熱線圈9，形式為環(huán)形線圈、平面線圈、曲面線圈中的一種或幾種，線圈的尺寸及感量經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化處理，并根據(jù)復(fù)合材料模具8的尺寸配置相應(yīng)數(shù)量的線圈；

加壓裝置5為快開(kāi)門壓力容器，并能夠根據(jù)主控系統(tǒng)1的指令，對(duì)壓力容器5進(jìn)行加壓、穩(wěn)壓或減壓，電磁功率分配加熱模塊4安裝在壓力容器內(nèi)部，且電磁功率分配加熱模塊4的網(wǎng)線、電源均引入加壓裝置5內(nèi)部，復(fù)合材料成型模具置于加壓裝置5中，實(shí)現(xiàn)對(duì)模具上鋪放的復(fù)合材料施加壓力；

真空控制模塊6由真空泵、多組真空控制閥組成，真空控制模塊6通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接主控系統(tǒng)1，接受主控系統(tǒng)1指令執(zhí)行真空泵的運(yùn)轉(zhuǎn)控制及多組真空控制閥的啟閉控制，復(fù)合材料成型模具8通過(guò)真空軟管與真空控制模塊連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)預(yù)固化復(fù)合材料進(jìn)行真空化。

本實(shí)用新型工作原理，如下：

步驟一、在復(fù)合材料成型模具上將未固化的復(fù)合材料鋪覆完成，并在所述復(fù)合材料外包覆真空袋；

步驟二、將復(fù)合材料成型模具進(jìn)入加壓裝置，將復(fù)合材料成型模具上的加熱模塊與加壓裝置上的接口相連接；

步驟三、用真空軟管連接復(fù)合材料成型模具上真空袋，對(duì)所述真空袋進(jìn)行真空化；

步驟四、將所述真空袋包覆好的復(fù)合材料成型模具上的網(wǎng)線與加壓裝置上網(wǎng)口連接，電磁輸入接口與加壓裝置上電磁輸出模塊連接；

步驟五、在主控系統(tǒng)中設(shè)定固化溫度、壓力參數(shù)、電磁加熱參數(shù)，啟動(dòng)設(shè)備對(duì)復(fù)合材料成型模具進(jìn)行加熱，開(kāi)始固化；

步驟六、根據(jù)測(cè)溫模塊反饋的溫度，對(duì)內(nèi)部充氣加壓，繼續(xù)固化過(guò)程；

步驟七、固化結(jié)束后，泄壓降溫取出產(chǎn)品。

以上所述僅為本實(shí)用新型示意性的具體實(shí)施方式，并非用以限定本實(shí)用新型的范圍。任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型的構(gòu)思和原則的前提下所作出的等同變化與修改，均應(yīng)屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。