[發明專利]一種CFRP工件微波固化的掃掠方法及系統

在審

• 申請號: 202310028714.2
• 申請日: 2023-01-09
• 公開（公告）號: CN116277640A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 李樹健;龍習坤;黎海瀅;梁偉茵
• 申請（專利權）人: 湖南科技大學
• 主分類號: B29C35/02
• 分類號: B29C35/02;B29C35/08;B29C70/54
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 韓雪梅

1.一種CFRP工件微波固化的掃掠方法，其特征在于，掃掠方法包括：

根據碳纖維增強樹脂基復合材料工件的材料數據，計算掃掠功率和掃掠時間段；所述掃掠時間段包括第一時間段和第二時間段；

針對所述碳纖維增強樹脂基復合材料工件的任一表面，基于所述第一時間段和所述掃掠功率，采用微波加載源，按照第一掃掠方式對所述表面進行微波輻照掃掠；所述第一掃掠方式為：第一掃掠網格和第二掃掠網格交替掃掠；所述第一掃掠網格和所述第二掃掠網格均包括單一方向的掃掠線，且所述第一掃掠網格中的掃掠線與所述第二掃掠網格中的掃掠線正交；

基于所述第二時間段和所述掃掠功率，采用微波加載源，按照第二掃掠方式對所述表面進行微波輻照掃掠；所述第二掃掠方式為：采用第三掃掠網格重復進行多次掃掠，且每次掃掠之后，將所述第三掃掠網格更新為縮小預設倍數后的第三掃掠網絡，然后進行下一次掃掠；所述第三掃掠網格包括兩個方向的掃掠線，且兩個方向的掃掠線正交。

2.根據權利要求1所述的CFRP工件微波固化的掃掠方法，其特征在于，所述微波加載源的確定過程，具體包括：

確定微波發射器在所述碳纖維增強樹脂基復合材料工件上的輻照面；

選取輻照強度處于第一預設強度范圍內的輻照面區域，作為輻照加載源。

3.根據權利要求2所述的CFRP工件微波固化的掃掠方法，其特征在于，所述第一預設強度范圍為最大輻照強度的80％-100％。

4.根據權利要求1所述的CFRP工件微波固化的掃掠方法，其特征在于，所述碳纖維增強樹脂基復合材料工件的材料數據包括工件尺寸、工件對應的固化溫度工藝曲線；

所述根據碳纖維增強樹脂基復合材料工件的材料數據，計算掃掠功率和掃掠時間段，具體包括：

建立所述碳纖維增強樹脂基復合材料工件的三維笛卡爾坐標系；

基于所述三維笛卡爾坐標系，確定所述碳纖維增強樹脂基復合材料工件在每個坐標軸方向的投影面；

基于所述每個坐標軸方向的投影面和所述工件尺寸，確定各個投影面對應的最大進深厚度值；

根據每個投影面對應的最大進深厚度值和所述工件對應的固化溫度工藝曲線，確定掃掠功率和掃掠時間段。

5.根據權利要求4所述的CFRP工件微波固化的掃掠方法，其特征在于，所述碳纖維增強樹脂基復合材料工件的任一表面為任一坐標軸方向的投影面所對應的工件表面；

所述第一掃掠網格中的掃掠線與所述第二掃掠網格中的掃掠線均與所述坐標軸方向的投影面平行。

6.根據權利要求4所述的CFRP工件微波固化的掃掠方法，其特征在于，建立所述碳纖維增強樹脂基復合材料工件的三維笛卡爾坐標系，具體包括：

若所述碳纖維增強樹脂基復合材料工件為形貌規則且具有正交面特征的工件，則基于特征平面與投影面正交或平行，建立三維笛卡爾坐標系；

若所述碳纖維增強樹脂基復合材料工件為形貌不規則的工件，則以所述碳纖維增強樹脂基復合材料工件的質心作為原點建立三維笛卡爾坐標系。

7.根據權利要求2所述的CFRP工件微波固化的掃掠方法，其特征在于，掃掠方法還包括：

對所述碳纖維增強樹脂基復合材料工件的任一表面掃掠完成之后，將所述微波發射器旋轉設定角度，然后對所述碳纖維增強樹脂基復合材料工件的另一表面進行掃掠。

8.一種CFRP工件微波固化的掃掠系統，其特征在于，掃掠系統包括：

預設時間計算模塊，用于根據碳纖維增強樹脂基復合材料工件的材料數據，計算掃掠功率和掃掠時間段；所述掃掠時間段包括第一時間段和第二時間段；

第一掃掠模塊，用于針對所述碳纖維增強樹脂基復合材料工件的任一表面，基于所述第一時間段和所述掃掠功率，采用微波加載源，按照第一掃掠方式對所述表面進行微波輻照掃掠；所述第一掃掠方式為：第一掃掠網格和第二掃掠網格交替掃掠；所述第一掃掠網格和所述第二掃掠網格均包括單一方向的掃掠線，且所述第一掃掠網格中的掃掠線與所述第二掃掠網格中的掃掠線正交；

第二掃掠模塊，用于基于所述第二時間段和所述掃掠功率，采用微波加載源，按照第二掃掠方式對所述表面進行微波輻照掃掠；所述第二掃掠方式為：采用第三掃掠網格重復進行多次掃掠，且每次掃掠之后，將所述第三掃掠網格更新為縮小預設倍數后的第三掃掠網絡，然后進行下一次掃掠；所述第三掃掠網格包括兩個方向的掃掠線，且兩個方向的掃掠線正交。