一種利用微波加熱吸波材料模具固化復(fù)合材料的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及復(fù)合材料制造技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種利用微波加熱吸波材料模具固化復(fù)合材料的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]微波具有加熱速度快、加熱均勻、穿透性強(qiáng)、選擇性加熱、熱慣性小等優(yōu)點(diǎn)，將微波技術(shù)應(yīng)用于復(fù)合材料固化領(lǐng)域，能顯著減少固化時(shí)間，降低生產(chǎn)成本，獲得優(yōu)異的制品性能，具有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?br>[0003]國(guó)內(nèi)外已在復(fù)合材料固化領(lǐng)域展開了大量研宄，并取得了豐碩的成果。但這些研宄存在一個(gè)共同的特征，復(fù)合材料均是直接暴露于微波場(chǎng)中完成固化。微波具有體積加熱的特點(diǎn)，利用此方法固化時(shí)復(fù)合材料各部位在微波場(chǎng)的作用下同時(shí)升溫，加熱速度快且加熱均勻。但存在一個(gè)不足，對(duì)于碳纖維等高電導(dǎo)率的復(fù)合材料，由于其在微波場(chǎng)中存在打火現(xiàn)象，在復(fù)合材料的局部區(qū)域瞬間形成高溫而使樹脂發(fā)生過燒現(xiàn)象，因此無法采用此方法完成碳纖維等復(fù)合材料的固化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀，而提供能繼承微波快速均勻加熱優(yōu)點(diǎn)的一種利用微波加熱吸波材料模具固化復(fù)合材料的方法，該方法不僅適用于玻璃纖維等低電導(dǎo)率復(fù)合材料的固化，而且適用于碳纖維等高電導(dǎo)率的復(fù)合材料的固化，解決了碳纖維因在微波場(chǎng)中打火而無法采用微波固化的問題。
[0005]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:一種利用微波加熱吸波材料模具固化復(fù)合材料的方法，該方法為將吸波材料模具置于微波場(chǎng)中，利用微波快速均勻加熱的特點(diǎn)，使吸波材料模具在微波場(chǎng)中迅速升溫，產(chǎn)生的熱量以熱傳導(dǎo)的方式傳遞給吸波材料模具中的復(fù)合材料，從而使復(fù)合材料快速升溫而固化。
[0006]為優(yōu)化上述技術(shù)方案，采取的措施還包括:
上述的吸波材料模具包括相配合的上吸波材料模具和下吸波材料模具，并且該吸波材料模具配設(shè)有硬質(zhì)模具，硬質(zhì)模具包括配合上吸波材料模具并與上吸波材料模具一起構(gòu)成整體上模具的上硬質(zhì)模具和配合下吸波材料模具并與下吸波材料模具一起構(gòu)成整體下模具的下硬質(zhì)模具，整體上模具和整體下模具相配合構(gòu)成整體模具。
[0007]上述的硬質(zhì)模具采用透波材料制成。
[0008]上述方法的過程如下:
a):將上吸波材料模具貼敷于上硬質(zhì)模具內(nèi)形成整體上模具，下吸波材料模具貼敷于下硬質(zhì)模具內(nèi)形成整體下模具，并同時(shí)在上吸波材料模具的內(nèi)側(cè)和下吸波材料模具的內(nèi)側(cè)鋪敷一層聚四氟薄膜；
b):按照設(shè)計(jì)的鋪層順序在整體下模具下吸波材料模具的聚四氟薄膜上完成復(fù)合材料鋪層的鋪敷，然后將整體上模具與整體下模具對(duì)合； c):將由整體上模具和整體下模具形成的內(nèi)部鋪敷有待固化復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的整體模具包裹于真空袋中，放置于微波設(shè)備的微波場(chǎng)內(nèi)；
d):按照工藝要求設(shè)置吸波材料模具經(jīng)微波加熱所要達(dá)到的溫度值，設(shè)置微波設(shè)備的功率值，開啟微波設(shè)備，啟動(dòng)抽真空裝置；
e):根據(jù)復(fù)合材料固化的具體的工藝，設(shè)定不同階段吸波材料模具的溫度值及微波設(shè)備的功率值，最終完成復(fù)合材料的固化。
[0009]上述吸波材料模具內(nèi)部埋放有溫度傳感裝置，該溫度傳感裝置線路連接有控制系統(tǒng)，并且該控制系統(tǒng)程序控制微波設(shè)備和抽真空裝置。
[0010]上述的溫度傳感裝置為光纖溫度傳感器，該光纖溫度傳感器將檢測(cè)到的吸波材料模具的測(cè)量溫度值電信號(hào)實(shí)時(shí)反饋給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)將光纖溫度傳感器反饋的測(cè)量溫度值與自身內(nèi)部設(shè)定的設(shè)定溫度值進(jìn)行運(yùn)算比較處理后輸出控制信號(hào)控制微波設(shè)備的微波發(fā)射器電源的通斷，從而實(shí)現(xiàn)吸波材料模具在加熱過程中溫度參數(shù)的控制。
[0011]上述的控制系統(tǒng)至少包括起主控運(yùn)算處理作用并發(fā)出控制指令信號(hào)的主控制模塊以及均與主控制模塊線路相連的顯示模塊和設(shè)定模塊；光纖溫度傳感器、微波設(shè)備以及抽真空裝置均與主控制模塊信號(hào)電連接。
[0012]上述的顯示模塊能經(jīng)主控制模塊信號(hào)輸出實(shí)時(shí)顯示吸波材料模具的測(cè)量溫度值以及微波設(shè)備和抽真空裝置的工作狀態(tài)及工作時(shí)間參數(shù)，并能顯示設(shè)定模塊當(dāng)前發(fā)出的設(shè)定指令。
[0013]上述的設(shè)定模塊通過輸入設(shè)定指令信號(hào)給主控制模塊設(shè)定不同階段吸波材料模具的溫度值及微波設(shè)備的功率值。
[0014]上述的控制系統(tǒng)控制微波設(shè)備微波發(fā)射器電源通斷的方法為當(dāng)測(cè)量溫度低于設(shè)定溫度時(shí)，控制系統(tǒng)控制微波發(fā)射器處于連通狀態(tài)，當(dāng)測(cè)量溫度高于設(shè)定溫度時(shí)，控制系統(tǒng)控制微波發(fā)射器處于斷開狀態(tài)。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供一種利用微波加熱吸波材料模具固化復(fù)合材料的方法，即采用微波加熱吸波材料模具快速固化復(fù)合材料的方法。該方法為將吸波材料模具置于微波場(chǎng)中，利用微波快速均勻加熱的特點(diǎn)，使吸波材料模具在微波場(chǎng)中迅速升溫，產(chǎn)生的熱量以熱傳導(dǎo)的方式傳遞給吸波材料模具中的復(fù)合材料，從而使復(fù)合材料快速升溫而固化。本發(fā)明充分利用了微波快速均勻加熱的特點(diǎn)，因而能顯著地減少傳統(tǒng)復(fù)合材料固化所需的時(shí)間，并且提高了生產(chǎn)效率，同時(shí)本發(fā)明的方法還由于微波場(chǎng)并未直接作用于復(fù)合材料結(jié)構(gòu)鋪層，因而不存在碳纖維等高電導(dǎo)率纖維在微波場(chǎng)中打火的現(xiàn)象，因此，本發(fā)明不僅適用于玻璃纖維等低電導(dǎo)率復(fù)合材料的固化，而且適用于碳纖維等高電導(dǎo)率的復(fù)合材料的固化，解決了碳纖維因在微波場(chǎng)中打火而無法采用微波固化的問題。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明制備復(fù)合材料平板示意圖；
圖2為本發(fā)明的工藝原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0018]圖1和圖2為本發(fā)明的工藝原理示意圖。
[0019]其中的附圖標(biāo)記為:光纖溫度傳感器A、吸波材料模具1、上吸波材料模具11、下吸波材料模具12、硬質(zhì)模具2、上硬質(zhì)模具21、下硬質(zhì)模具22、聚四氟薄膜3、限位框4、復(fù)合材料5、真空袋6、微波設(shè)備7、抽真空裝置8、控制系統(tǒng)9、主控制模塊91、顯示模塊92、設(shè)定模塊93。
[0020]如圖1至圖2所示，本發(fā)明的一種利用微波加熱吸波材料模具固化復(fù)合材料的方法，該方法為將吸波材料模具I置于微波場(chǎng)中，利用微波快速均勻加熱的特點(diǎn)，使吸波材料模具I在微波場(chǎng)中迅速升溫，產(chǎn)生的熱量以熱傳導(dǎo)的方式傳遞給吸波材料模具I中的復(fù)合材料5，從而使復(fù)合材料5快速升溫而固化。本發(fā)明針對(duì)傳統(tǒng)微波固化方法存在的不足，提出了一種全新的利用微波技術(shù)固化復(fù)合材料的方法，即采用微波加熱吸波材料模具快速固化復(fù)合材料的方法。此方法繼承了微波快速均勻加熱的特點(diǎn)，使吸波材料模具I在微波場(chǎng)的作用下快速平穩(wěn)升溫，產(chǎn)生的熱量以熱傳導(dǎo)的方式傳遞給復(fù)合材料5，使復(fù)合材料5升溫而固化。同時(shí)，由于本發(fā)明的方法微波場(chǎng)并未直接作用于復(fù)合材料5的結(jié)構(gòu)鋪層，不存在碳纖維等高電導(dǎo)率纖維在微波場(chǎng)中打火的情況，因此，此方法不僅適用于玻璃纖維等低電導(dǎo)率復(fù)合材料的固化，而且適用于碳纖維等高電導(dǎo)率的復(fù)合材料的固化，解決了碳纖維因在微波場(chǎng)中打火而無法采用微波固化的問題。
[0021]本發(fā)明的作用機(jī)理如下:吸波材料模具I依靠自身的介質(zhì)損耗將微波能轉(zhuǎn)化為熱能，在微波場(chǎng)中吸波效率高，升溫速度塊，產(chǎn)生的熱量以熱傳導(dǎo)的方式傳遞給復(fù)合材料5，從而使復(fù)合材料5快速升溫而固化。
[0022]為進(jìn)一步優(yōu)化本發(fā)明，實(shí)施例中如圖1所示，吸波材料模具I包括相配合的上吸波材料模具11和下吸波材料模具12，并且該吸波材料模具I配設(shè)有硬質(zhì)模具2，硬質(zhì)模具2采用透波材料制成一種模具。本發(fā)明的硬質(zhì)模具2包括配合上吸波材料模具11并與上吸波材料模具11 一起構(gòu)成整體上模具的上硬質(zhì)模具21和配合下吸波材料模具12并與下吸波材料模具12 —起構(gòu)成整體下模具的下硬質(zhì)模具22，整體上模具和整體下模具相配合構(gòu)成整體模具。
[0023]如圖2并結(jié)合圖1所示，本發(fā)明的方法的過程如下:
a):將上吸波材料模具11貼敷于上硬質(zhì)模具21內(nèi)形成整體上模具，下吸波材料模具12貼敷于下硬質(zhì)模具22內(nèi)形成整體下模具，并同時(shí)在上吸波材料模具11的內(nèi)側(cè)和下吸波材料模具12的內(nèi)側(cè)鋪敷一層聚四氟薄膜3 ;
b):按照設(shè)計(jì)的鋪層順序在整體下模具下吸波材料模具12的聚四氟薄膜3上完成復(fù)合材料5鋪層的鋪敷，然后將整體上模具與整體下模具對(duì)合；復(fù)合材料5通過鋪層形成設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)形狀，即復(fù)合材料結(jié)構(gòu)。
[0024]c):將由整體上模具和整體下模具形成的內(nèi)部鋪敷有待固化復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的整體模具包裹于真空袋6中，放置于微波設(shè)備7的微波場(chǎng)內(nèi)；真空袋6可以直接設(shè)計(jì)在微波設(shè)備7的微波場(chǎng)腔中，真空袋6通過抽真空管連接有抽真空裝置8 ;
d):按照工藝要求設(shè)置吸波材料模具I經(jīng)微波設(shè)備7微波加熱所要達(dá)到的溫度值，設(shè)置微波設(shè)備7的功率值，開啟微波設(shè)備7，啟動(dòng)抽真空裝置8 ;