[發(fā)明專利]一種CFRP工件微波固化的掃掠方法及系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2023-01-09
• 公開（公告）號: CN116277640A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發(fā)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

本發(fā)明公開一種CFRP工件微波固化的掃掠方法及系統(tǒng)，涉及碳纖維增強樹脂基復合材料成型制造技術領域，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；針對碳纖維增強樹脂基復合材料工件的任一表面，基于第一時間段和掃掠功率采用微波加載源按照第一掃掠方式對表面進行微波輻照掃掠；基于第二時間段和掃掠功率采用微波加載源按照第二掃掠方式對表面進行微波輻照掃掠；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。本發(fā)明使得微波輻照更加均勻，提高固化成型效率和能源利用率。

技術領域

本發(fā)明涉及碳纖維增強樹脂基復合材料成型制造技術領域，特別是涉及一種CFRP工件微波固化的掃掠方法及系統(tǒng)。

背景技術

碳纖維增強樹脂基復合材料(CFRP，Carbon?Fiber?Reinforced?Polymer)得益于它諸多良好的綜合機械性能，在各個領域得到了廣泛應用。目前針對碳纖維增強樹脂基復合材料的固化成型，主要以傳統(tǒng)的熱傳導固化技術為主，制件效率較低，成型質量難以進一步提升。而微波固化技術的出現，為實現樹脂基復合材料的高質高效固化成型提供了一定的契機。微波輻射穿透力較強，內部極性材料分子可實現對對微波的即時吸收，從而縮短了升溫時間，但其研究及工藝尚未成熟，阻礙了其推廣和應用。

微波固化技術現存的主要問題可分為兩部分，一部分是自身特性導致，恒定頻率的微波輻射受限于自身特性，振蕩波變化傳遞會存在峰差值零點以及最大值，即會導致CFRP工件出現冷、熱點，引起溫度差異分布；另一部分是外部工藝導致，目前微波固化有關工藝的應用無法有效解決微波輻照不均的問題，工件各局部位置與微波發(fā)射腔的距離遠近決定了所受到的微波輻照強度，而不均勻的輻照仍會導致溫度的差異化分布。綜合上述原因，微波固化技術在微波加載時段的均勻化輻照已成為一項亟需解決的技術問題。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種CFRP工件微波固化的掃掠方法及系統(tǒng)，采用微波進行工件掃掠，使得微波輻照更加均勻，提高固化成型效率和能源利用率。

為實現上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種CFRP工件微波固化的掃掠方法，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。

可選地，所述微波加載源的確定過程，具體包括：

確定微波發(fā)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(qū)域，作為輻照加載源。

可選地，所述第一預設強度范圍為最大輻照強度的80％-100％。

可選地，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：