微波混合加熱加壓裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及混合加熱加壓設(shè)備領(lǐng)域，特別地，涉及一種用于復(fù)合材料固化、用于夾層玻璃構(gòu)件膠接、橡膠硫化和用于壓力蒸養(yǎng)生產(chǎn)的微波-熱風(fēng)/蒸汽混合加熱加壓裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]熱壓成型工藝具有制品質(zhì)量易控、表面及內(nèi)部質(zhì)量一致性好，易于加工大尺寸型面復(fù)雜構(gòu)件等優(yōu)點(diǎn)，是目前國內(nèi)生產(chǎn)夾層玻璃、橡膠硫化等膠接構(gòu)件及玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維等樹脂基高強(qiáng)度復(fù)合材料構(gòu)件的主要成型工藝，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于化工、軍工、航空航天、電子電力、汽車、實(shí)驗(yàn)室新材料合成等領(lǐng)域。
[0003]隨著上述應(yīng)用行業(yè)對復(fù)合材料構(gòu)件的大型化、結(jié)構(gòu)復(fù)雜化要求，熱壓罐作為復(fù)合材料熱壓成型的關(guān)鍵設(shè)備，逐漸顯現(xiàn)出因溫度場不均勻?qū)е聫?fù)合材料構(gòu)件固化不均勻、構(gòu)件變形、性能下降等問題。
[0004]目前常用的優(yōu)化熱壓罐溫度場的方法主要有兩種。
[0005]第一種方法是針對常規(guī)電加熱式熱壓罐作出的優(yōu)化方案，即通過改變加熱導(dǎo)流的循環(huán)方式、增設(shè)保溫平臺和降低升溫速率等方式均化溫度場。由于上述方法的本質(zhì)依然為由表及里的傳導(dǎo)過程，雖可在一定程度上減小構(gòu)件內(nèi)外的溫度梯度，但大大降低了生產(chǎn)效率、增加了生產(chǎn)成本；而且對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的構(gòu)件，固化過程中構(gòu)件的某些位置依然難以被加熱，造成構(gòu)件的品質(zhì)下降。
[0006]第二種方法是采用微波加熱代替常規(guī)的電加熱方式。由于微波具有體加熱的特性，微波加熱無需通過由表及里的熱傳導(dǎo)過程而是通過自身材料介質(zhì)損耗等方式自熱，可以是物料內(nèi)外同時(shí)加熱。因此在理論上是優(yōu)化復(fù)合材料構(gòu)件加熱均勻性的有效方法。但是，隨著復(fù)合材料構(gòu)件尺寸及厚度的增加，構(gòu)件內(nèi)部散熱慢而外部散熱快，從而會(huì)在構(gòu)件中形成內(nèi)高外低的反外溫度差，同樣不能解決復(fù)合材料構(gòu)件固化處理溫場均勻性問題，從而導(dǎo)致構(gòu)件受熱不均勻造成品質(zhì)下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提供了一種微波與輔熱源微波混合加熱加壓裝置，以解決現(xiàn)有采用微波優(yōu)化熱壓罐溫度場的方法，在處理大尺寸及大厚度復(fù)合材料構(gòu)件時(shí)，構(gòu)件內(nèi)部散熱慢而外部散熱快，會(huì)在構(gòu)件中形成內(nèi)高外低的反外溫度差，同樣不能保持復(fù)合材料構(gòu)件固化處理溫度場均勻性的技術(shù)問題。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種微波混合加熱加壓裝置，包括罐體，罐體上設(shè)有用于向罐體內(nèi)腔饋入微波并使罐體內(nèi)的物料產(chǎn)生自熱的微波發(fā)生器、用于向罐體內(nèi)腔通入輔助調(diào)溫流體以調(diào)節(jié)物料外側(cè)溫度的流體輔助調(diào)溫裝置、用于將物料加熱固化過程中散發(fā)的氣體抽除的抽真空裝置以及用于向罐體內(nèi)腔加壓并迫使物料緊密附著于物料放置位的加壓裝置，微波發(fā)生器朝向罐體內(nèi)腔的微波饋入端、流體輔助調(diào)溫裝置的流體輸出端、物料表面或者物料內(nèi)部中的至少一處設(shè)有用于實(shí)時(shí)監(jiān)控溫度的溫度監(jiān)控裝置。
[0009]進(jìn)一步地，微波發(fā)生器、流體輔助調(diào)溫裝置、抽真空裝置、加壓裝置以及溫度監(jiān)控裝置分別連接PLC控制器。PLC控制器根據(jù)溫度監(jiān)控裝置輸出的溫度監(jiān)控信息控制微波發(fā)生器和流體輔助調(diào)溫裝置，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)罐體內(nèi)腔的溫場均勻性和調(diào)節(jié)平衡罐體內(nèi)腔中物料的內(nèi)外溫度差。PLC控制器根據(jù)物料種類以及物料結(jié)構(gòu)的工藝需要以調(diào)節(jié)控制抽真空裝置對物料周圍的抽真空程度，用以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制物料周邊的真空度，提高物料附著于物料放置位的穩(wěn)定性，消除物料在加熱固化過程中散發(fā)氣體對物料處理過程中造成的影響?？蛇x地，物料周圍包裹有一層阻隔層，抽真空裝置直接作用于阻隔層內(nèi)，用于控制對包裝物料的阻隔層內(nèi)的抽真空程度。PLC控制器根據(jù)物料種類以及物料結(jié)構(gòu)的工藝需要以調(diào)節(jié)控制加壓裝置對罐體內(nèi)腔的加壓程度，用以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制罐體內(nèi)腔的壓力，實(shí)現(xiàn)物料緊密貼合和緊密附著于物料放置位上。可選的，物料放置于模具上。
[0010]進(jìn)一步地，微波發(fā)生器包括用于發(fā)出微波的微波源、用于將微波源發(fā)出的微波沿單向并呈環(huán)形輸送的環(huán)形器、連接在環(huán)形器的微波泄波端并用于消耗過量微波以保證微波源安全的水負(fù)載、連接在環(huán)形器的微波輸出端并用于將微波饋入罐體內(nèi)腔的波導(dǎo)以及用于將波導(dǎo)饋入的微波轉(zhuǎn)變?yōu)檎袷幬⒉ú⒂糜谌菁{物料的諧振腔體。
[0011]進(jìn)一步地，諧振腔體的外壁與罐體的內(nèi)壁之間構(gòu)成用于輔助調(diào)溫流體循環(huán)流動(dòng)的循環(huán)風(fēng)道。
[0012]進(jìn)一步地，流體輔助調(diào)溫裝置包括用于產(chǎn)生輔熱流體的輔熱元件以及用于將輔熱流體或者冷流體送入罐體內(nèi)腔的風(fēng)機(jī)。
[0013]進(jìn)一步地，輔熱元件采用熱風(fēng)輔熱元件或者熱蒸汽輔熱元件；風(fēng)機(jī)采用離心風(fēng)機(jī)或者軸流風(fēng)機(jī)；風(fēng)機(jī)帶有驅(qū)動(dòng)電機(jī)；流體輔助調(diào)溫裝置通過過渡法蘭密封連接在罐體上。
[0014]進(jìn)一步地，罐體內(nèi)腔中設(shè)有用于抑制微波對流體輔助調(diào)溫裝置的調(diào)溫功能進(jìn)行干擾的抑波裝置；流體輔助調(diào)溫裝置的輔助調(diào)溫流體通過抑波裝置進(jìn)入罐體內(nèi)腔。
[0015]進(jìn)一步地，罐體的內(nèi)壁面上粘附有用于隔熱保溫的保溫層；保溫層設(shè)置有兩層或多層，粘附于罐體內(nèi)壁的保溫層為陶瓷纖維層，朝向罐體內(nèi)腔布置的保溫層為復(fù)合材料隔熱層。
[0016]進(jìn)一步地，罐體上還設(shè)有用于實(shí)時(shí)監(jiān)控罐體內(nèi)腔壓力的壓力傳感器；壓力傳感器和/或溫度監(jiān)控裝置設(shè)有微波屏蔽機(jī)構(gòu)，微波屏蔽機(jī)構(gòu)包括用于防止微波外溢的金屬接口管、用于防止熱量外泄的隔熱層以及設(shè)于感應(yīng)端并用于隔離微波的隔離層。
[0017]進(jìn)一步地，罐體的外表面上還設(shè)有用于隔離和降低罐體外表面溫度以及物料快速降溫的循環(huán)水冷裝置；罐體的開口上設(shè)有罐門，罐門與罐體之間上裝有用于開閉罐門的開閉門裝置。
[0018]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0019]本發(fā)明微波混合加熱加壓裝置，通過微波發(fā)生器向罐體內(nèi)腔中的物料饋入微波，以物料自身材料介質(zhì)相互運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生自熱，從而對物料內(nèi)外進(jìn)行同時(shí)加熱，同時(shí)，通過流體輔助調(diào)溫裝置對物料外層溫度進(jìn)行及時(shí)調(diào)節(jié)，以防止物料出現(xiàn)內(nèi)部散熱慢而外部散熱快的問題，消減物料在固化過程中形成的內(nèi)外溫差，同時(shí)保證罐體內(nèi)的物料固化處理溫度場的均勻性，從而保證處理后的成品質(zhì)量；通過溫度監(jiān)控裝置實(shí)時(shí)監(jiān)控所需要監(jiān)控的各個(gè)部位，從而根據(jù)溫度監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，隨時(shí)調(diào)節(jié)微波發(fā)生器的微波發(fā)射頻率和/或流體輔助調(diào)溫裝置的輸出溫度，從而保證物料所處的溫度場均勻性，保證物料加熱固化過程中內(nèi)外溫度保持一致，從而保證成品品質(zhì)；通過抽真空裝置根據(jù)物料種類以及結(jié)構(gòu)的工藝需要對物料周圍進(jìn)行抽真空，及時(shí)控制物料周邊的真空度，同時(shí)通過加壓裝置對罐體內(nèi)施加高氣體壓力，使物料的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)緊貼，并貼附于物料放置位上，從而保證構(gòu)件的成型質(zhì)量。
[0020]除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。下面將參照圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
【附圖說明】
[0021]構(gòu)成本申請的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0022]圖1是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的微波混合加熱加壓裝置的結(jié)構(gòu)示意圖之一；
[0023]圖2是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的微波混合加熱加壓裝置的結(jié)構(gòu)示意圖之二。
[0024]圖例說明:
[0025]1、罐體；2、微波發(fā)生器；201、微波源；202、環(huán)形器；203、水負(fù)載；204、波導(dǎo)；205、諧振腔體；3、流體輔助調(diào)溫裝置；301、輔熱元件；302、風(fēng)機(jī)；4、抽真空裝置；5、溫度監(jiān)控裝置；6、PLC控制器；7、循環(huán)風(fēng)道；8、驅(qū)動(dòng)電機(jī)；9、過渡法蘭；10、抑波裝置；11、保溫層；12、加壓裝置；13、罐門；14、開閉門裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0026]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明可以由所限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。
[0027]圖1是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的微波混合加熱加壓裝置的結(jié)構(gòu)示意圖之一；圖2是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的微波混合加熱加壓裝置的結(jié)構(gòu)示意圖之二。
[0028]如圖1和圖2所示，本實(shí)施例的微波混合加熱加壓裝置，包括罐體1，罐體I上設(shè)有用于向罐體I內(nèi)腔饋入微波并使罐體I內(nèi)的物料產(chǎn)生自熱的微波發(fā)生器2、用于向罐體I內(nèi)腔通入輔助調(diào)溫流體以調(diào)節(jié)物料外側(cè)溫度的流體輔助調(diào)溫裝置3以及用于將物料加熱過程中散發(fā)的氣體抽除的抽真空裝置4以及用于向罐體I內(nèi)腔加壓并迫使物料緊密附著于物料放置位的加壓裝置12，微波發(fā)生器2朝向罐體I內(nèi)腔的微波饋入端、流體輔助調(diào)溫裝置3的流體輸出端、物料表面或者物料內(nèi)部中的至少一處設(shè)有用于實(shí)