熱壓罐成型工藝

1、熱壓罐成型工藝主講人：陳孝銀熱壓罐及其功能熱壓罐主體及子系統(tǒng)熱壓罐成型的產(chǎn)品熱壓罐固化的特點(diǎn)熱壓罐成型工藝控制熱壓罐成型模具熱壓罐成型注意事項(xiàng)主要內(nèi)容熱壓罐及其功能特點(diǎn)：熱壓罐是固化樹脂基復(fù)合材料制品的裝置，具有加熱、保溫、冷卻、加壓、抽真空5項(xiàng)功能，所固化的制品孔隙率低、品質(zhì)一致性好，適合于板殼類制品固化。通用型熱壓罐主要技術(shù)參數(shù)：真空度：00.1MPa正壓力：05MPa加熱溫度：室溫400熱壓罐外觀熱壓罐內(nèi)部熱壓罐系統(tǒng)要為復(fù)合材料的聚合反應(yīng)創(chuàng)造一個(gè)理想的溫度和壓力環(huán)境，它是由熱壓罐主體和一系列的子系統(tǒng)組成的，主要包含以下幾個(gè)部分：1、熱壓罐主體； 2、加壓系統(tǒng)；3、真空系統(tǒng)；4、加熱系統(tǒng)；

2、5、冷卻系統(tǒng)；6、進(jìn)料系統(tǒng)；7、控制系統(tǒng)；8、鼓風(fēng)系統(tǒng)；9、儀表閥門熱壓罐主體熱壓罐主體熱分布?xì)饬魇噶糠植及垂袒a(chǎn)品的尺寸、溫度、壓力設(shè)計(jì)，強(qiáng)度滿足高溫高壓要求，罐體外壁溫度60。熱壓罐子系統(tǒng)加熱系統(tǒng)3 1冷卻系統(tǒng)3 2加壓系統(tǒng)3 3鼓風(fēng)系統(tǒng)3 4控制系統(tǒng)3 6真空系統(tǒng)3 5儀表閥門3 8進(jìn)料系統(tǒng)3 7加熱系統(tǒng)加熱系統(tǒng):罐內(nèi)氣體溫差5，升溫速度18，要求可調(diào)。加熱器、熱電偶、熱控元器件冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)示意圖冷卻系統(tǒng)示意圖水箱和泵站水箱和泵站循環(huán)水冷卻，降溫速度0.56/min，可調(diào)。 螺桿式壓縮機(jī)、一級(jí)儲(chǔ)罐、控制閥、增壓器、二級(jí)儲(chǔ)罐、冷凍式干燥機(jī)、管路過濾器和壓力表。加壓系統(tǒng)：充氣加壓，截止為

3、空氣或惰性氣體，最大壓力工藝確定，壓力可調(diào)；有安全防爆、放氣設(shè)置鼓風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖機(jī)械密封結(jié)構(gòu)圖電動(dòng)機(jī)、風(fēng)扇、導(dǎo)風(fēng)板、冷卻與潤(rùn)滑機(jī)構(gòu)鼓風(fēng)系統(tǒng)：罐內(nèi)風(fēng)速13m/s，噪聲60dB真空系統(tǒng)真空泵、真空罐、真空表、真空管路真空系統(tǒng)：罐內(nèi)真空管路及接頭滿足抽真空工藝要求，通常有多路連接，真空度可調(diào)。 控制柜，溫度、壓力、真空、冷卻的顯示與控制裝置，計(jì)算機(jī)及控制程序軟件，安全報(bào)警.控制系統(tǒng)：計(jì)算機(jī)顯控的自動(dòng)控制，可人工控制；溫度、壓力、真空有指示儀表和記錄儀，工件溫度和罐內(nèi)氣體溫度可獨(dú)立控制，溫度、壓力設(shè)安全控制，開門關(guān)門設(shè)安全檢查與自鎖機(jī)構(gòu)。進(jìn)料系統(tǒng)雙小車進(jìn)料雙小車進(jìn)料橋架式進(jìn)料系統(tǒng)橋架式進(jìn)料系統(tǒng)小

4、車、連接橋、地面軌道儀表閥門機(jī)械式儀表機(jī)械式儀表電子傳感器電子傳感器機(jī)械電子式儀表機(jī)械電子式儀表適合熱壓罐固化的產(chǎn)品序號(hào)序號(hào)適用制品形式適用制品形式說說 明明1結(jié)構(gòu)形式層壓結(jié)構(gòu)復(fù)合材料板、梁、肋、框、蒙皮、壁板、共固化件等夾芯結(jié)構(gòu)蜂窩夾芯、泡沫夾芯、符合夾心等結(jié)構(gòu)膠接結(jié)構(gòu)金屬與金屬、金屬與復(fù)材、復(fù)材與復(fù)材等縫紉結(jié)構(gòu)縫紉/RFI成型的加肋壁板等回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)筒體、管體、盒狀結(jié)構(gòu)等板塊桿結(jié)構(gòu)板、塊、桿等簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)2尺寸范圍大型構(gòu)件熱壓罐內(nèi)腔可置放，并不妨礙空氣流通的構(gòu)件，單件固化小型構(gòu)件形狀不復(fù)雜的小尺寸件，一罐多件3局限性特復(fù)雜構(gòu)件不適合制作真空袋構(gòu)件，不適合均勻加壓和加熱構(gòu)件特高壓力、高溫構(gòu)件成型壓力

5、、固化溫度超過熱壓罐工作參數(shù)的構(gòu)件。板狀構(gòu)件固化軸類構(gòu)件固化軸類構(gòu)件固化熱壓罐成型用材料序號(hào)增強(qiáng)纖維增強(qiáng)形式主體樹脂制造方法說明1碳纖維單向纖維環(huán)氧、BMI氰酸酯等熱熔法（干法）溶劑法（濕法）目前主流，力學(xué)性能優(yōu)，多用于承力構(gòu)件多向織物環(huán)氧溶劑法特殊用途，航天航空多，工藝成本高布環(huán)氧酚醛溶劑法較多，多用于次承力構(gòu)件2玻璃纖維單向纖維環(huán)氧熱熔法溶劑法較多，次承力構(gòu)件、透波結(jié)構(gòu)等，成本低布環(huán)氧酚醛溶劑法較多，次承力構(gòu)件、透波結(jié)構(gòu)、裝飾結(jié)構(gòu)等，成本低3芳綸纖維單向纖維環(huán)氧熱熔法溶劑法應(yīng)用少，用于吸能抗沖擊結(jié)構(gòu)，后加工困難布環(huán)氧溶劑法4其它纖維單向纖維環(huán)氧、氰酸酯等溶劑法航天、電器等特殊用途熱壓罐固化

6、的特點(diǎn)序號(hào)序號(hào)特點(diǎn)特點(diǎn)說明說明1優(yōu)點(diǎn)壓力均勻使用氣體加壓，壓力通過真空袋作用到制品表面，各點(diǎn)法向壓力相等，使制件各處在相同壓力下固化成型。2溫度均勻，可調(diào)控罐內(nèi)為循環(huán)熱氣流給工件加熱，各處溫度溫差小。同時(shí)配置冷卻系統(tǒng)，使溫度可嚴(yán)格控制在工藝設(shè)置范圍內(nèi)。3適用范圍廣模具較簡(jiǎn)單，效率高；既適合于大面積復(fù)雜型面的板、殼，也適合于簡(jiǎn)單形狀的板、棒、管、塊，還可用于膠接裝配；小型件可一次多件同時(shí)固化。4成型工藝穩(wěn)定、可靠壓力、溫度均勻，可調(diào)可控，使成型或交接制品質(zhì)量一致、可靠；孔隙率低、樹脂含量可控并均勻；加壓時(shí)可抽真空，使低分子物易于排出。5缺點(diǎn)投資大、成本高熱壓罐接軌復(fù)雜、造價(jià)高，投資大；每次使用時(shí)

7、不僅消耗水、電、氣等能源，還需要真空袋膜、密封膠條、吸膠氈、隔離布等輔助材料，使生產(chǎn)成本較大幅度增加。熱壓罐成型工藝流程預(yù)浸料下料無損檢測(cè)檢驗(yàn)入庫(kù)加工處理毛坯修整固 化脫 模預(yù)吸膠鋪疊毛坯熱壓罐成型工藝流程制真空袋制真空袋降降 溫溫降壓停機(jī)降壓停機(jī)鋪疊毛坯件鋪疊毛坯件保溫保壓保溫保壓加加 壓壓開升溫程序開升溫程序工件入罐工件入罐真空檢漏真空檢漏工件出罐工件出罐熱壓罐固化流程熱壓罐固化流程熱壓罐成型工藝控制溫度曲線壓力曲線真空度曲線tT熱壓罐固化的溫度壓力控制曲線常用吸膠材料的吸膠量序號(hào)名稱面密度(g/m2)單位面積吸樹脂量Dxj(g/m2)1無紡布1002002502玻璃布100100左右3濾

8、紙100100左右4玻璃氈100150左右5剝離布10080100熱壓罐成型的模具-模具用材料特點(diǎn)及要求應(yīng)具有導(dǎo)熱快、比熱容低、剛度高、質(zhì)量輕、熱膨脹系數(shù)小、耐熱、熱穩(wěn)定性好、使用壽命長(zhǎng)、制造成本低、使用和維護(hù)簡(jiǎn)便、便于運(yùn)輸?shù)忍攸c(diǎn)。材料鋁：輕、導(dǎo)熱性好，但熱脹系數(shù)高、表面硬度低，適合精度、協(xié)調(diào)關(guān)系不高的產(chǎn)品。鋼：加工精度高、剛強(qiáng)度高、硬度高、使用壽命長(zhǎng)，適合大多數(shù)產(chǎn)品。缺點(diǎn)是質(zhì)量大，熱容量高。鑄鋼或鑄鐵：可代替鋼降低成本，但各點(diǎn)溫差大、表面容易產(chǎn)生砂眼。橡膠：隨形好、易于配合，適合于制造共固化模。缺點(diǎn)是尺寸穩(wěn)定性差。玻纖復(fù)合材料：質(zhì)量輕、成本低，適合于簡(jiǎn)單型面制品。缺點(diǎn)是材料的模量低。碳纖復(fù)合

9、材料：輕、模量高、剛性好、與碳纖維復(fù)材構(gòu)件的熱脹系數(shù)一致，能夠賦予制品高精度。缺點(diǎn)是成本高。木材：質(zhì)輕價(jià)廉，適合制造一次性使用的模具。熱壓罐成型的模具-設(shè)計(jì)與使用要求序號(hào)名稱設(shè)計(jì)要求使用要求1強(qiáng)度剛度按工藝使用要求設(shè)計(jì)模具的強(qiáng)度、剛度，除真空和正壓力外，還應(yīng)考慮翹曲熱變形等。防止超負(fù)荷使用2成型面表面光潔度、硬度滿足成型、脫模要求，標(biāo)記定位、裝配刻線保護(hù)表面狀態(tài)和刻線標(biāo)記3配合與定位組合模具應(yīng)設(shè)計(jì)裝配定位機(jī)構(gòu)，并應(yīng)保證組裝精度滿足制品精度要求按設(shè)計(jì)要求裝配、拆卸模具4溫度場(chǎng)模具設(shè)計(jì)應(yīng)滿足熱壓罐溫度場(chǎng)要求，使熱氣流暢通，耐溫性足夠，熱容量小模具放置不得阻礙熱氣流循環(huán)5脫模模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮制品能夠

10、順利脫模，必要時(shí)設(shè)計(jì)輔助脫模機(jī)構(gòu)按設(shè)計(jì)要求脫模6隨爐件安排在需要時(shí)，應(yīng)在模具設(shè)計(jì)時(shí)同時(shí)考慮隨爐試件的成型注意隨爐試件的代表性7容差分配模具設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的公差要求和成型收縮率、模具材料熱膨脹系數(shù)進(jìn)行容差分配/8維護(hù)保養(yǎng)除功能設(shè)計(jì)外，應(yīng)考慮模具維護(hù)保養(yǎng)操作性按規(guī)定維護(hù)保養(yǎng)熱壓罐成型注意事項(xiàng)序號(hào)事項(xiàng)名稱內(nèi)容與要求1鋪層結(jié)構(gòu)形式和鋪層設(shè)計(jì)應(yīng)考慮可鋪疊性。變厚凹陷區(qū)可用加肋骨形式。對(duì)不可展鋪層，局部采用開口或拼接。2表面要求非加工表面和非貼模面的表面粗糙度應(yīng)放寬，碳纖維結(jié)構(gòu)的表面應(yīng)設(shè)計(jì)一層玻璃布。3共固化肋骨肋骨盡量設(shè)計(jì)等厚度，不宜布置過多插件。4厚度偏差厚度偏差一般控制在8%，重要區(qū)域5%，過高要

11、求時(shí)應(yīng)允許后加工。5變厚度區(qū)的過渡厚度變化已采用漸變或逐級(jí)臺(tái)階過渡。6拐角拐角處避免尖角，圓弧過渡的內(nèi)圓半徑應(yīng)大于壁厚，即Rt。7脫模斜度對(duì)封閉結(jié)構(gòu)、小閉角結(jié)構(gòu)，在裝配、使用功能允許條件下，盡量設(shè)計(jì)較大的脫模斜度。熱壓罐成型注意事項(xiàng)序號(hào)事項(xiàng)名稱內(nèi)容與要求8可檢測(cè)性對(duì)整體成型結(jié)構(gòu)、大型結(jié)構(gòu)、組裝結(jié)構(gòu)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)考慮無損探傷、精度檢測(cè)可行性。盡量防止檢測(cè)盲區(qū)。如果必須存在某種檢測(cè)盲區(qū)，應(yīng)與檢測(cè)人員協(xié)商解決方案。9裝配對(duì)于因厚度偏差引起的裝配偏差，應(yīng)允許用復(fù)材補(bǔ)償。10共固化布局共固化結(jié)構(gòu)固化成型時(shí)，應(yīng)留出足夠的脫?？臻g。11蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)邊緣加強(qiáng)加強(qiáng)層應(yīng)均勻布置在面板鋪層之間。如果形成臺(tái)階，應(yīng)安排在非貼膜面。12薄弱環(huán)節(jié)的界面加強(qiáng)可能產(chǎn)生分層區(qū)