[發(fā)明專利]復(fù)合材料軸類零件的微波固化方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410295222.0
• 申請日: 2014-06-27
• 公開（公告）號: CN104149365A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李迎光;李楠埡;周靖;杭翔;吳曉春
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: B29C70/44
• 分類號: B29C70/44
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責(zé)任公司 32218
• 代理人: 瞿網(wǎng)蘭

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料固化技術(shù)，尤其是一種復(fù)合材料軸類零件固化技術(shù)，具體地說是一種基于微波加熱技術(shù)的復(fù)合材料軸類零件的微波固化方法及裝置。

背景技術(shù)

?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、抗疲勞和減振性好等許多優(yōu)點，已在工業(yè)領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。采用纖維增強樹脂基復(fù)合材料制造軸類零件可減輕整體結(jié)構(gòu)重量，降低使用維護費用，減少振動噪聲，提高軸類零件的臨界轉(zhuǎn)速。

在傳統(tǒng)的成型工藝中，復(fù)合材料軸類零件多采用熱壓罐成型工藝方法。但該方法加熱復(fù)合材料軸類零件存在層間剪切強度低、變形嚴(yán)重和成型周期長、能耗高等問題。此外，其加熱過程是一個熱傳導(dǎo)過程，使得復(fù)合材料軸類零件內(nèi)部存在溫度梯度，樹脂固化很難均勻和完全，易于產(chǎn)生較大內(nèi)應(yīng)力和變形。

針對傳統(tǒng)熱壓罐固化的上述缺點，本發(fā)明提出一種采用微波固化復(fù)合材料軸類零件的工藝方法。微波加熱固化技術(shù)是以低頻電磁波穿透復(fù)合材料，在材料內(nèi)部將微波能轉(zhuǎn)換成熱能，對復(fù)合材料軸類零件里外進行均勻加熱的技術(shù)。復(fù)合材料軸類零件采用微波固化可以使得纖維與樹脂的界面結(jié)合力提高，從而提高了軸類零件的層間剪切強度。微波加熱速度快，溫度均勻和熱慣性小的特點縮短了軸類零件的成型周期，消除了溫度不均勻引起的變形。此工藝方法可以快速、高效、均勻加熱固化復(fù)合材料軸類零件，提高軸類零件的層間剪切強度和抗彎扭性能。

本發(fā)明提出采用微波固化復(fù)合材料軸類零件，可以實現(xiàn)復(fù)合材料軸類零件的快速成型固化，并可以取得良好的成型后力學(xué)性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有的軸類零件采用熱壓罐固化成形時存在的一致性差、變形嚴(yán)重和成表周期長、能耗高等問題，發(fā)明一種基于微波加熱技術(shù)的復(fù)合材料軸類零件的微波固化方法，?同時提供一種相應(yīng)的固化裝置。

本發(fā)明的技術(shù)方案之一是：

一種復(fù)合材料軸類零件的微波固化方法，其特征是：先將未固化的復(fù)合材料鋪疊在涂刷了脫模劑的光滑芯模表面形成待固化的軸類零件，然后將待固化的軸類零件套裝在真空袋中，并在零件邊緣處粘貼導(dǎo)電膠帶,在真空袋的兩端用耐高溫膠帶密封，然后抽真空以便將待固化的軸類零件壓實，再將壓實后的待固化的軸類零件連同芯模一并放置到微波固化爐中，按照復(fù)合材料加熱工藝設(shè)置微波固化爐加熱參數(shù),升溫到樹脂開始發(fā)生固化反應(yīng)的溫度后,開始保溫,保溫時間以保溫結(jié)束后樹脂完全固化為依據(jù)，加熱固化復(fù)合材料軸類零件；待最終保溫段結(jié)束，直接將軸類零件移出固化爐，在室外環(huán)境降溫即可。

所述的芯模支撐在微波固化爐中的支撐裝置上并與一能驅(qū)動其轉(zhuǎn)動的驅(qū)動裝置相連，以便在固化樹脂粘度較低的復(fù)合材料軸類零件時驅(qū)動芯模在微波加熱過程中單向或來回轉(zhuǎn)動從而帶動復(fù)合材料軸類零件來回轉(zhuǎn)動達到均勻加熱。如復(fù)合材料軸類零件的樹脂粘度較高也可不轉(zhuǎn)動，直接將真空袋壓實的復(fù)合材料軸類零件放入微波場中固化。

抽真空后并靜止至少30分鐘以上不漏氣才能放入微波固化爐加熱固化。

所述的支撐和旋轉(zhuǎn)機構(gòu)均采用不反射微波的材料。

微波加熱固化過程中保持真空度不變，加熱結(jié)束后繼續(xù)保持真空度直至微波固化爐內(nèi)溫度降至加熱溫度的60%以下時解除真空；真空度和抽真空時機可控。

本發(fā)明的技術(shù)方案之二是：

一種復(fù)合材料軸類零件的微波固化裝置，它包括微波固化爐1、芯模6和抽真空裝置，其特征是所述的芯模6的兩端支承在位于微波固化爐1中的支撐裝置7上，在芯模6上形成復(fù)合材料軸類零件4的位置處涂有脫模劑層13，在復(fù)合材料軸類零件4的表面加裝有脫模布12、在脫模布的表面12設(shè)有帶孔隔離膜11，在帶孔隔離膜11的表面設(shè)有透氣氈10，真空袋9套裝在透氣氈10上，真空袋9的兩端通過高溫膠帶3固定在芯模3上，真空袋9通過抽真空管2與抽真空裝置相連，在真空袋中或表面安裝有測量加熱溫度的光纖傳感器5，光纖傳感器5與溫控裝置電氣連接。

所述的真空袋9中的真空度可調(diào)，抽真空時機可控。

所述的芯模6連接有能驅(qū)動其單向或往復(fù)轉(zhuǎn)動的驅(qū)動裝置，以提高加熱的均勻性，擴大所能使用的用于固化復(fù)合材料的樹脂的粘度范圍。

所述的驅(qū)動裝置由驅(qū)動電機18和聯(lián)軸器8組成，驅(qū)動電機14安裝在微波固化爐外，聯(lián)軸器的一端與驅(qū)動電機的輸出軸相連，另一端與芯模伸出微波固化爐的一端相連。電動機不僅限于順時針和逆時針各半圈進行交替勻速轉(zhuǎn)動，還包括其他數(shù)值圈數(shù)的交替轉(zhuǎn)動。

所述的軸類零件為等直徑或帶有多個軸肩。

本發(fā)明的有益效果：