一种复合材料快速热压成型设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种复合材料快速热压成型设备，主控系统通过网路与各模块各自配备的控制器连接，对各模块发出运行指令使其运行；电磁输出模块接受主控系统发送的运行指令，以脉冲方式输出电磁感应电流；电磁功率分配加热模块将电磁输出模块输出的电流分配到各加热模块，使各加热模块以特定的组合方式和时序对复合材料成型模具进行加热；加压装置为压力容器或机械加压装置，复合材料成型模具置于加压装置中，实现对模具上铺放的复合材料施加压力；真空控制模块具有抽真空功能，用管路与复合材料模具连接，接受主控系统的指令，对模具进行抽真空。本实用新型专利技术大幅缩短复合材料固化成型工艺周期，具有减少运输成本、节约能耗的优点。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及复合材料加工
，具体说是一种复合材料快速热压成型设备。
技术介绍
随着复合材料技术应用日臻成熟，复合材料近年来也发展迅猛。为了进一步满足复合材料推广应用的需求，规模化生产技术，低成本快速成型技术成为当今复合材料领域的热点之一。实现复合材料低成本快速成型，不仅要从材料本身性能和成型工艺进行改进，更要对制备复合材料的设备进行研发、改造、升级。热压罐、烘箱、压力机是传统的复合材料成型设备，原理均为通过对模具周围环境加热以热传导的方式对模具进行加热，该加热方式缺点在于模具的升温速率受限于模具表面的热交换系数，同时又受限于复合材料成型工艺中使用的辅助材料的耐温性能。以经典的热压罐为例，设备内腔的材料重量远远大于复合材料模具的重量，因此设备功率很大，能耗很高，使能耗成本占复合材料生产成本的比重较大。另外，热压罐、烘箱的加热过程，需要伴随内部定向气流的流动以提高热交换效率，但是就造成复合材料模具的各部位受热不均匀，迎风面热交换快，背风面慢，模具各部位温差大。不同模具间由于受到不同的气流传热，模具间的温差大。因此，进热压罐、烘箱的复合材料固化工艺，需要限定升温速率上限，对模具也有较高要求，防止温差过大，影响复合材料产品的质量。同时，受材料界面热交换系数的制约，以及制造真空袋的非金属辅助材料耐温能力的制约，传统的复合材料固化成型设备难以实现较高的升温速率，这使复合材料固化成型工艺周期需要数小时甚至数十小时，生产效率受此制约，要实现规模化生产，设备投入规模大，分担成本高。树脂的固化热过程长，易发生性能的变化，导致复合材料产品出现缺陷等问题。由传统复合材料成型设备能力，限制了复合材料技术的发展。为实现复合材料低成本快速成型固化，对复合材料的树脂基体进行了大量的改性，已经取得了大量成果，但是成型技术装备、固化技术装备的研发严重滞后，设备原理仍然建立在压机、烘箱等传统的基础上，高能耗没有改变，工艺流程也没有本质变化。因此，以热压罐代表的传统的复合材料成型设备的工艺成本高，耗能大，复合材料固化周期长，生产效率低，同时设备系统复杂，建设成本高。而压力机成型，需要阴阳配对模具，对模具制造要求高，制造成本高，模具厚重，加热影响区包括压力机的部件，加热材料重量大，功率很大，且难以适应大尺寸、较复杂形状产品的制造。同时，传统的热压罐、烘箱、压力机等设备，外形尺寸远远大于可固化的复合材料零件，都是固定安装设备。这就造成复合材料车间装备的固化设备，必须视可能生产的最大规格的产品尺寸来订，当用大设备生产小产品时，进一步加大了能耗。同时，完成成型后的复合材料成型模具，需要从成型车间运输到固化设备车间，固化完成后再运输回成型车间。如果要实现复合材料零件的批生产，对大量的模具进行运输，耗时耗力，时间成本和设施成本很高。当前传统的设备无法改变这个生产流程，因此在复合材料零件的成本构成里，管理成本占了较大的比重。综上。传统的热传导方式加热模具的设备，难以有效的从效率、能耗、流程上实现复合材料低成本快速成型。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种复合材料快速热压成型设备，有效的从效率、能耗、流程上实现复合材料低成本快速成型。为解决上述技术问题，本技术的技术方案是：一种复合材料快速热压成型设备，包括主控系统、测温模块、电磁输出模块、电磁功率分配加热模块、加压模块、真空控制模块；主控系统通过网路与各模块各自配备的控制器连接，对各模块发出运行指令使其运行；测温模块通过热电偶与复合材料成型模具连接，测量其温度并转换成数字量向传输给主控系统；电磁输出模块接受主控系统发送的运行指令，以脉冲方式输出电磁感应电流；电磁功率分配加热模块将电磁输出模块输出的电流分配到各加热模块，使各加热模块以特定的组合方式和时序对复合材料成型模具进行加热；加压装置为压力容器或机械加压装置，复合材料成型模具置于加压装置中，实现对模具上铺放的复合材料施加压力；真空控制模块具有抽真空功能，用管路与复合材料模具连接，接受主控系统的指令，对模具进行抽真空。作为优选，所述加压装置为快开门压力容器，并能够根据主控系统的指令，对压力容器进行加压、稳压或减压，电磁功率分配加热模块安装在压力容器内部，且电磁功率分配加热模块的网线、电源均引入加压装置内部。作为优选，所述真空控制模块由真空泵、多组真空控制阀组成，真空控制模块通过网络连接主控系统，接受主控系统指令执行真空泵的运转控制及多组真空控制阀的启闭控制，复合材料成型模具通过真空软管与真空控制模块连接，实现对预固化复合材料进行真空化。作为优选，所述主控系统通过以太网与测温模块、电磁输出模块、电磁功率分配加热模块、加压模块以及真空控制模块实现数据通信链接，主控系统的软件通过网络读取测温模块测得的复合材料成型模具各区域的温度。作为优选，所述电磁输出模块由中频电源及PLC控制器组成，中频电源工作频率范围1~30KHz，PLC控制器通过以太网与主控系统连接，接受主控系统指令，通过设定的PLC程序，控制中频电源在特定的时间，输出设定时长的电磁脉冲。作为优选，所述电磁功率分配加热模块，是由通过以太网络与主控系统通信的开关量输出装置和继电器组成，继电器为机械吸合继电器或电子继电器，开关量输出装置外壳由耐压壳、隔热层和冷却器组成，通过以太网络与主控系统通信的开关量输出装置接收到主控系统的指令，在要求的时间点，使相应继电器吸合，使电磁输出模块输出的电磁脉冲接通到相应的加热模块，使安放在复合材料成型模具不同区域的加热模块发热，实现对应的区域的模具材料发热，完成对复合材料模具的加热。作为优选，所述电磁功率分配加热模块的加热部分为电磁感应加热线圈，形式为环形线圈、平面线圈、曲面线圈中的一种或几种，线圈的尺寸及感量经标准化处理，并根据复合材料模具的尺寸配置相应数量的线圈。本技术的有益效果：1、采用电磁感应线圈直接作用金属模具自发加热的方式，仅加热复合材料成型模具本身，设备其它结构不产生能耗，因此能耗可大幅度降低。升温快（1~10℃/min），大幅缩短复合材料固化成型工艺周期，具备了低成本快速成型的条件，适应规模化生产。2、本设备采用建立在网络通信基础上的模块化组合，通过模块接入位置的调整，可以适应多种工艺的要求，实现设备的多功能化。利用本设备的这个能力，可以使复合材料生产车间的作业流程发生很大改变。传统的作业流程，模具的热过程都要经过物流进入热压罐、烘箱等设备内，完成后再经物流运输回成型车间。利用本设备，非热压罐真空袋工艺，可以不动模具，在成型现场完成。对于大尺寸产品，可以大大减少运输成本，提高成型效率，最终有利于高效低成本生产。3、本设备较热压罐、烘箱、压机等传统复合材料成型固化设备，大幅度节约能耗。可使复合材料生产车间配电规模大大降低，降低建设成本，使复合材料生产过程更加“绿色”。附图说明图1是本技术电磁功率分配器与电磁线圈为一个整体时的结构示意图。图2是本技术电磁功率分配加热模块的结构示意图。图3是本技术电磁功率分配器固定安装在压力容器内壁上时的结构示意图。图4是本技术电磁功率分配器与电磁线圈为一个整体，且两组都位于加压装置外部时的结构示意图。具体实施方式下面对本技术创造实施例中的技术方案进行清楚、完本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合材料快速热压成型设备，其特征在于：包括主控系统、测温模块、电磁输出模块、电磁功率分配加热模块、加压模块、真空控制模块；主控系统通过网路与各模块各自配备的控制器连接，对各模块发出运行指令使其运行；测温模块通过热电偶与复合材料成型模具连接，测量其温度并转换成数字量向传输给主控系统；电磁输出模块接受主控系统发送的运行指令，以脉冲方式输出电磁感应电流；电磁功率分配加热模块将电磁输出模块输出的电流分配到各加热模块，使各加热模块以特定的组合方式和时序对复合材料成型模具进行加热；加压装置为压力容器或机械加压装置，复合材料成型模具置于加压装置中，实现对模具上铺放的复合材料施加压力；真空控制模块具有抽真空功能，用管路与复合材料模具连接，接受主控系统的指令，对模具进行抽真空。

【技术特征摘要】
1.一种复合材料快速热压成型设备，其特征在于：包括主控系统、测温模块、电磁输出模块、电磁功率分配加热模块、加压模块、真空控制模块；主控系统通过网路与各模块各自配备的控制器连接，对各模块发出运行指令使其运行；测温模块通过热电偶与复合材料成型模具连接，测量其温度并转换成数字量向传输给主控系统；电磁输出模块接受主控系统发送的运行指令，以脉冲方式输出电磁感应电流；电磁功率分配加热模块将电磁输出模块输出的电流分配到各加热模块，使各加热模块以特定的组合方式和时序对复合材料成型模具进行加热；加压装置为压力容器或机械加压装置，复合材料成型模具置于加压装置中，实现对模具上铺放的复合材料施加压力；真空控制模块具有抽真空功能，用管路与复合材料模具连接，接受主控系统的指令，对模具进行抽真空。2.根据权利要求1所述的一种复合材料快速热压成型设备，其特征在于：所述加压装置为快开门压力容器，并能够根据主控系统的指令，对压力容器进行加压、稳压或减压，电磁功率分配加热模块安装在压力容器内部，且电磁功率分配加热模块的网线、电源均引入加压装置内部。3.根据权利要求1所述的一种复合材料快速热压成型设备，其特征在于：所述真空控制模块由真空泵、多组真空控制阀组成，真空控制模块通过网络连接主控系统，接受主控系统指令执行真空泵的运转控制及多组真空控制阀的启闭控制，复合材料成型模具通过真空软管与真空控制模块连接，实现对预固化复合材料进行真空化。4.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：管延聪，杨颢铭，张利新，管泓博，李金蔚，
申请(专利权)人：山东中航泰达复合材料股份有限公司，
类型：新型
国别省市：山东;37