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)，具體地說是一種在加熱過程中能對復(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]纖維增強樹脂基復(fù)合材料具有高比強度和比剛度、質(zhì)量輕、耐腐蝕、抗疲勞等優(yōu)點，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)存在的問題是:熱壓罐通過熱對流和熱傳導(dǎo)來加熱固化復(fù)合材料制件，效率低，時間長，能耗高。同時存在壓力控制滯后性大、壓力不均勻和壓力值不高的問題。
[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，對材料里外進(jìn)行均勻加熱的技術(shù)。微波加熱固化時間短、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)域具有廣闊的市場價值和應(yīng)用前旦
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【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有的復(fù)合材料微波固化過程中復(fù)合材料制件存在受力不勻的問題，設(shè)計一種能對復(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)合材料過程中對復(fù)合材料制件的上下表面施加均衡的液體壓力，有效壓實復(fù)合材料制件；它通過將需成形的復(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，通過對密閉空間抽真空使得上、下兩個橡膠囊15，16)對復(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，對復(fù)合材料制件施加均勻的壓實力，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復(fù)合材料制件12)，獲得更好的密實度，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和開閉模系統(tǒng)，開閉模系統(tǒng)除了具有開啟和閉合的作用外，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應(yīng)的承壓腔11中，承壓腔11中安裝有對應(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)明的模具無需固定，直接置于下模液壓囊的表面，同時開閉模系統(tǒng)具有很好的敞開性，為模具的更換提供更好的便捷性。
[0014]【附圖說明】:
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□。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和實例來對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明不限于該實施例。
[0018]實施例一。
[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)合材料過程中對復(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組成一個密閉空間，通過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復(fù)合材料制件12，獲得更好的密實度，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、開閉模系統(tǒng)組成。開閉模系統(tǒng)除了具有開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。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)生的微波同時加熱固化復(fù)合材料，提高復(fù)合材料制件12固化過程中溫度的均勻性。本發(fā)明中用到的液體壓力通過液體壓力控制系統(tǒng)控制液體流量