[發明專利]大厚度復合材料微波固化工藝方法

有效

• 申請號: 201810329639.2
• 申請日: 2018-04-13
• 公開（公告）號: CN108582606B
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 李迎光;周靖
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B29C35/08
• 分類號: B29C35/08
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 瞿網蘭

一種大厚度復合材料微波固化工藝方法，其特征是基于“充分利用固化反應放熱”的思想，將傳統微波固化工藝中快速升溫至復合材料固化溫度并進行等溫固化的過程設計為在某一特定溫度進行相同時間的緩慢升溫過程，通過逐漸接近復合材料的固化溫度緩慢地釋放因固化反應放熱產生的熱量，將原本短暫而劇烈的固化反應轉變為持久而平緩的固化過程。本發明可以大大降低大厚度復合材料在微波固化過程中的熱沖擊程度，避免零件內部產生高溫燒蝕現象，為大厚度復合材料的高質量、高效微波固化成型提供了解決思路。

技術領域

本發明涉及一種復合材料固化方法，尤其是一種復合材料微波固化方法，具體地說是一種大厚度復合材料微波固化工藝方法。

背景技術

近年來，先進復合材料憑借其優異性能在航空領域取得了越來越廣泛的應用，從最初的艙門、整流罩、安定面等次承力構件逐步發展到翼盒、翼身、機身蒙皮、承壓框、垂尾等大尺寸主承力構件。在民機領域，波音和空客公司最先進的機型Boeing 787與A350上的復合材料用量都已超過50％。最近首飛的國產民用大飛機C919，先進復合材料用量達到12％。在軍機領域，隱身轟炸機B2復合材料用量占結構重量的50％，美國最先進的四代戰機F35上復合材料的用量達到了31％。未來，復合材料構件在飛機中的占比會不斷增加，應用的部位也會越來越關鍵，大厚度和變厚度復合材料構件的設計和制造是必然的趨勢。

目前，復合材料主要采用熱壓罐工藝加熱加壓固化成型。熱壓罐固化工藝以電阻絲加熱空氣后在風機作用下循環流動，以對流換熱和熱傳導的方式加熱復合材料，復合材料表面先加熱，然后傳熱至內部。復材零件的加熱速率緩慢、零件厚度方向溫差大，成型周期長，且空氣和模具均需加熱至高溫，能耗高。發明人前期提出的微波固化方法以電磁波直接穿透、內外同時均勻加熱復合材料，加熱速度快，成型周期短，微波選擇性加熱復合材料，空氣與模具均不加熱，能耗低。

然而，傳統微波固化工藝在成型大厚度復合材料構件時復合材料內部固化反應放熱劇烈，熱量無法及時釋放，固化溫度嚴重超調，直接導致復合材料因內部高溫燒蝕而報廢。針對上述問題，本發明提出一種大厚度復合材料微波固化工藝方法，基于“充分利用固化反應放熱”的思想，將傳統微波固化工藝中快速升溫至復合材料固化溫度并進行等溫固化的過程設計為在某一特定溫度進行相同時間的緩慢升溫過程，通過逐漸接近復合材料的固化溫度緩慢地釋放因固化反應放熱產生的熱量，將原本短暫而劇烈的固化反應轉變為持久而平緩的固化過程。該方法可以大大降低大厚度復合材料在微波固化過程中的熱沖擊程度，避免零件內部產生高溫燒蝕現象，為大厚度復合材料的高質量、高效微波固化成型提供了解決思路。

發明內容

本發明的目的是針對傳統微波固化工藝在成型大厚度復合材料構件時復合材料內部因固化反應放熱劇烈從而導致嚴重高溫燒蝕的問題，發明一種大厚度復合材料微波固化工藝方法，以實現這類復合材料的高質量、高效微波加熱固化。

本發明的技術方案是：

一種大厚度復合材料微波固化工藝方法，其特征在于：將傳統微波固化工藝中快速升溫至復合材料固化溫度并進行等溫固化的過程設計為在某一特定溫度進行相同時間的緩慢升溫過程，通過逐漸接近復合材料的固化溫度緩慢地釋放因固化反應放熱產生的熱量，將原本短暫而劇烈的固化反應轉變為持久而平緩的固化過程。

所述的大厚度復合材料微波固化工藝步驟是：首先以一定升溫速率v₁升溫至第一個保溫平臺T₁，保溫一定時間t₁后，以相同的升溫速率v₂＝v₁升溫至拐點溫度T₂，然后以緩慢的升溫速率v₃在t₂時間內升溫至復合材料的最終固化溫度T₃，最后以v₄的降溫速率對完成固化的復合材料進行降溫。