[發(fā)明專利]一種熱壓罐用框架式復(fù)合材料變流道成型模具及成型方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811397286.6
• 申請日: 2018-11-22
• 公開（公告）號: CN109483772B
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 花蕾蕾;安魯陵;岳烜德;于守鑫;韓寧;高國強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: B29C33/04
• 分類號: B29C33/04;B29C70/34;B29C70/54
• 代理公司: 南京同澤專利事務(wù)所(特殊普通合伙) 32245
• 代理人: 趙洪玉;閆彪

本發(fā)明涉及一種熱壓罐用框架式復(fù)合材料變流道成型模具及成型方法，該模具包括框架式底座及固定在底座上的成型板，所述底座由多塊相互交叉連接的橫向支撐板和縱向支撐板組成，所述橫向支撐板和縱向支撐板上均設(shè)有若干散熱孔；所述橫向支撐板和縱向支撐板上設(shè)有與所述散熱孔一一對應(yīng)并用于啟閉散熱孔的活動擋板。其使用方法為：通過控制活動擋板啟閉散熱孔或者調(diào)整散熱孔的開口大小使成型模具內(nèi)形成不同的預(yù)設(shè)空氣流道形式；在復(fù)合材料成型時，在保溫階段全部活動擋板收起從而完全打開所有散熱孔，在升溫階段和降溫階段則采用不同的預(yù)設(shè)空氣流道形式。本發(fā)明可以在復(fù)合材料成型時，使模具成型面的溫度場分布均勻。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種熱壓罐用框架式復(fù)合材料變流道成型模具及成型方法，屬于復(fù)合材料成型技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著復(fù)合材料的不斷開發(fā)與應(yīng)用，因其具有高比強(qiáng)度、高比模量、抗疲勞、耐腐蝕等顯著優(yōu)點，越來越多的被應(yīng)用到航空航天領(lǐng)域中。熱壓罐成型法是復(fù)合材料制件成型主要方法之一，熱壓罐成型時，按設(shè)計要求將預(yù)浸料裁剪成相應(yīng)的形狀，并按設(shè)計的方向鋪貼在成型模具上，所有的輔助材料包括脫模織物、吸膠材料等鋪貼好，對鋪貼好的復(fù)合材料毛坯抽真空。抽成真空之后，講整體放入熱壓罐內(nèi)按照固化工藝曲線經(jīng)歷升溫、加壓，降溫、降壓等階段，最終得到符合設(shè)計要求的復(fù)合材料構(gòu)件。

熱壓罐工藝中，復(fù)合材料在罐內(nèi)通常被模具和輔助材料完全包裹并進(jìn)行真空封裝，與罐內(nèi)氣體沒有任何接觸。熱壓罐的加熱裝置一般安放在罐內(nèi)的某一段，在固化過程的升溫階段，熱壓罐持續(xù)啟動加熱裝置并通過鼓風(fēng)系統(tǒng)，使得罐內(nèi)的氣體不斷地在一個循環(huán)腔內(nèi)流動，以保證罐內(nèi)氣體的溫度均勻上升。在降溫階段，則采用循環(huán)水冷卻，通過冷卻系統(tǒng)使空溫降低，同樣通過鼓風(fēng)系統(tǒng)使罐內(nèi)各處流體的溫度降低。

對傳統(tǒng)的框架式結(jié)構(gòu)模具成型板進(jìn)行實驗，測得在升溫階段結(jié)束時，如圖1所示，該成型板表面(成型面)的最大溫差達(dá)到47度，迎風(fēng)面到背風(fēng)面溫差逐步增大，在距離迎風(fēng)端約80％的地方出現(xiàn)溫度最低的區(qū)域，低溫區(qū)域站模具平面面積約54％，因此模具的型面的溫度分布相當(dāng)不均勻。溫度場的不均勻在很大程度上會影響復(fù)合材料制件的成型質(zhì)量，導(dǎo)致復(fù)合材料構(gòu)件受熱不均勻，固化度不一致引起變形。因此如何改善復(fù)合材料構(gòu)件溫度場均勻性成為亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決技術(shù)問題是：提出一種成型面的溫度場分布均勻的框架式結(jié)構(gòu)成型模具以及該成型模具的成型方法。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案之一是：一種熱壓罐用框架式復(fù)合材料變流道成型模具，包括框架式底座及固定在底座上的成型板，所述底座由多塊相互交叉連接的橫向支撐板和縱向支撐板組成，所述橫向支撐板和縱向支撐板上均設(shè)有若干散熱孔；所述橫向支撐板和縱向支撐板上設(shè)有與所述散熱孔一一對應(yīng)并用于啟閉散熱孔的活動擋板。

優(yōu)選的，所述散熱孔呈方形，每一個散熱孔的左、右兩側(cè)分別開設(shè)有左內(nèi)槽和右內(nèi)槽，在每一個散熱孔的上、下兩側(cè)均設(shè)置有導(dǎo)軌；所述活動擋板由分別與左內(nèi)槽、右內(nèi)槽相匹配的左活動擋板、右活動擋板組成，所述左活動擋板和右活動擋板的頂端和底端均設(shè)有與導(dǎo)軌相配合的滑塊。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案之二是：一種使用技術(shù)方案之一所述的成型模具的復(fù)合材料成型方法，該方法通過控制活動擋板啟閉散熱孔或者調(diào)整散熱孔的開口大小使成型模具內(nèi)形成不同的預(yù)設(shè)空氣流道形式；復(fù)合材料成型時，在保溫階段全部活動擋板收起從而完全打開所有散熱孔，在升溫階段和降溫階段采用不同的預(yù)設(shè)空氣流道形式。

為了提高制件溫度場的均勻性，在現(xiàn)有技術(shù)中主要有兩種方案：一是改進(jìn)現(xiàn)有的固化工藝；二是提出新工藝、新方法成型復(fù)合材料制件。以往改進(jìn)的方案中多采用傳統(tǒng)式框架式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)較為單一，無法進(jìn)行直接的流道改進(jìn)。