一种用于碳纤维制品成型的热压罐温度控制方法及其系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于碳纤维制品成型的热压罐温度控制方法及其系统，该温度控制方法包括：设置设定温度阈值；启动热压罐，执行加热模式至设定温度阈值；运行功率调整器模块，设置有功率调整限幅大小与温差之间的变化函数，计算功率调整限幅大小，执行调整后的功率对热压罐进行加热，温度控制阶段重复循环调整；若加热模式解除，则关闭功率调整器模块，反之，继续运行功率调整器模块。上述控制方法通过无极计算的方式，使升温功率达到无极控制，解决传统技术中只有

【技术实现步骤摘要】
一种用于碳纤维制品成型的热压罐温度控制方法及其系统


[0001]本专利技术涉及碳纤维成型
，具体涉及一种用于碳纤维制品成型的热压罐温度控制方法及其系统。

技术介绍

[0002]碳纤维具有高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变、导电、传热、相对密度小和热膨胀系数小等优异性能，被广泛应用于航空航天、文体器材、医用器材、新能源、土木建筑、交通运输、电子电气和机械等众多领域。但这样广泛的应用领域，碳纤维却很少直接使用，它大多是经深加工制成中间产物或复合材料。
[0003]热压罐是一种能承受和调控定温度、压力范围的专用压力容器。热压罐成型是指将单层预浸料按预定方向铺叠成的复合材料坯料，放在热压罐内，在特定的温度和压力下完成固化过程的工艺方法。加温固化前先将罐内抽真空，除去空气和挥发物，然后按不同树脂的固化制度进行升温、加压和固化。由于热压罐成型技术可以生产不同外形的复合材料制件，因此其被广泛应用于航空航天先进复合材料制件的生产，如碳纤维制品的生产。
[0004]固化制度的制定与执行是保证热压罐成型制件质量的关键。一般情况下，热压罐成型技术中的温度控制包括升温阶段、恒温阶段及降温阶段，在升温阶段中，需要的热量较大，波动较大，加热功率的需求量也较大，在恒温阶段中，需要的热量较小，波动稳定，加热功率的需求量较小，在降温阶段中，不需要加热。在传统技术中，一般采用PID控制方法，控制各个阶段的温升，一般温度只能精确到
±
5℃，功率波动较大，导致温差波动也大，如此反复的温度波动，易导致产品内部受热不均，产品内外出现较大的温度波动，从而导致产品一次成型合格率较低，稳定性不高。
[0005]在现有文献中，CN108582815A公开了一种模具自带加热系统的碳纤维复合材料热压罐成型方法，包括模具入罐、模具抽真空、热压罐加压、模具加热及脱模成型等步骤，其中，加热方法是通过通入蒸汽或者设置热电偶的方式，在热压罐内进行加热升温，但是上述技术并未涉及如何控制升温功率波动大的问题。

技术实现思路

[0006]为了克服现有技术的不足，本专利技术目的之一在于提供一种用于碳纤维制品成型的热压罐温度控制方法，解决上述传统的问题，其通过无极计算的方式，使升温功率达到无极控制，解决传统技术中只有
±
5℃精确控制，产品合格率低等问题，减少二次热压，最终实际可在产品高功率阶段以及低功率阶段达到
±
0.5℃左右精度控制，从而能够大大地提高产品合格率，达到一次热压成型。
[0007]本专利技术目的之二在于提供一种采用上述用于碳纤维制品成型的热压罐温度控制方法的系统。
[0008]本专利技术目的之一采用如下技术方案实现：一种用于碳纤维制品成型的热压罐温度控制方法，包括如下步骤：
S1：设置热压罐的设定温度阈值；S2：启动热压罐，执行加热模式，运行智能控制模块至设定温度阈值；S3：在加热模式的加热过程中，运行功率调整器模块，功率调整器模块中设置有功率调整限幅大小与温差之间的变化函数，计算功率调整限幅大小，执行调整后的功率对热压罐进行加热，温度控制阶段重复循环调整；S4：若加热模式解除，则关闭功率调整器模块，反之，继续运行功率调整器模块。
[0009]优选地，所述功率调整限幅大小与温差之间的变化函数为：f(x) =k X +Y，其中，f(x)、X均为变量，f(x)为功率调整限幅大小；X为当前目标温差，X =ΔT=目标温度
‑
罐内实际温度；k、Y为常数，k =(ΔPH
‑ꢀ
ΔPL)/( ΔTH
‑
ΔTL)，Y =ΔPL，ΔPH为限制功率最大值，ΔPL为限制功率最小值，ΔTH为限制温差最大值，ΔTL为限制温差最小值。
[0010]优选地，目标温度=上一秒温度+每秒变化率。
[0011]优选地，在步骤S3中，功率调整器模块的具体控制步骤为：S31：每秒根据升温速率计算目标温度；S32：若罐内实际温度与目标温度之间的温差小于或等于第一阈值，执行第一加热模式，控制器调节功率调整器到A档位模式，根据A档位模式的计算公式，计算对应功率调整限幅大小，执行调整后的功率对热压罐进行加热； S33：若罐内实际温度与目标温度之间的温差大于第一阈值，且小于或等于第二阈值，执行第二加热模式，控制器调节功率调整器到B档位模式，根据B档位模式的计算公式，计算对应功率调整限幅大小，执行调整后的功率对热压罐进行加热；S34：若罐内实际温度与目标温度之间的温差大于第二阈值，执行第三加热模式，控制器调节功率调整器到C档位模式，根据C档位模式的计算公式，计算对应功率调整限幅大小，执行调整后的功率对热压罐进行加热。
[0012]优选地，所述第一阈值小于所述第二阈值，所述第一阈值的取值范围为1
‑
3；所述第二阈值的取值范围为4
‑
6。
[0013]优选地，所述第一阈值的取值范围为2
‑
3；所述第二阈值的取值范围为4
‑
5。
[0014]优选地，所述第一阈值的取值范围为2；所述第二阈值的取值范围为5。
[0015]优选地，所述第一阈值的取值范围为3；所述第二阈值的取值范围为4。
[0016]优选地，所述第一阈值的取值范围为2.5；所述第二阈值的取值范围为4.5。
[0017]本专利技术目的之二采用如下技术方案实现：一种热压罐温度控制系统，包括参数设定单元、加热控制单元、功率调整单元及解除单元；所述参数设定单元用于设置热压罐的设定温度阈值；所述加热控制单元用于启动热压罐，执行加热模式，运行智能控制模块至设定温度阈值；所述功率调整单元用于在加热模式的加热过程中，运行功率调整器模块，功率调整器模块中设置有功率调整限幅大小与温差之间的变化函数，计算功率调整限幅大小，执行调整后的功率对热压罐进行加热，温度控制阶段重复循环调整；所述解除单元用于若加热模式解除，则关闭功率调整器模块，反之，继续运行功率调整器模块。
[0018]相比现有技术，本专利技术的有益效果在于：本专利技术的用于碳纤维制品成型的热压罐温度控制方法通过无极计算的方式，使升温功率达到无极控制，解决传统技术中只有
±
5℃精确控制，产品合格率低等问题，减少二次热压，最终实际可在产品高功率阶段以及低功率阶段达到
±
0.5℃左右精度控制，从而能够大大地提高产品合格率，达到一次热压成型。
附图说明
[0019]图1为本专利技术的用于碳纤维制品成型的热压罐温度控制方法的流程示意图。
具体实施方式
[0020]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似改进，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。
[0021]在本专利技术的描述中，需要理解本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于碳纤维制品成型的热压罐温度控制方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：设置热压罐的设定温度阈值；S2：启动热压罐，执行加热模式，运行智能控制模块至设定温度阈值；S3：在加热模式的加热过程中，运行功率调整器模块，功率调整器模块中设置有功率调整限幅大小与温差之间的变化函数，计算功率调整限幅大小，执行调整后的功率对热压罐进行加热，温度控制阶段重复循环调整；S4：若加热模式解除，则关闭功率调整器模块，反之，继续运行功率调整器模块。2.根据权利要求1所述的用于碳纤维制品成型的热压罐温度控制方法，其特征在于，所述功率调整限幅大小与温差之间的变化函数为：f(x) =kX+Y，其中，f(x)、X均为变量，f(x)为功率调整限幅大小；X为当前目标温差，X =ΔT=目标温度
‑
罐内实际温度；k、Y为常数，k=(ΔPH
‑ꢀ
ΔPL)/( ΔTH
‑
ΔTL)，Y=ΔPL，ΔPH为限制功率最大值，ΔPL为限制功率最小值，ΔTH为限制温差最大值，ΔTL为限制温差最小值。3.根据权利要求2所述的用于碳纤维制品成型的热压罐温度控制方法，其特征在于，目标温度=上一秒温度+每秒变化率。4.根据权利要求1所述的用于碳纤维制品成型的热压罐温度控制方法，其特征在于，在步骤S3中，功率调整器模块的具体控制步骤为：S31：每秒根据升温速率计算目标温度；S32：若罐内实际温度与目标温度之间的温差小于或等于第一阈值，执行第一加热模式，控制器调节功率调整器到A档位模式，根据A档位模式的计算公式，计算对应功率调整限幅大小，执行调整后的功率对热压罐进行加热； S33：若罐内实际温度与目标温度之间的温差大于第一阈值，且小于或等于第二阈值，执行第二加热模式，控制器调节功率调整器到B档位模式，根据B档位模式的计算公式，计算对应功率调整限幅大小...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿生斌，冯晨晨，李文俊，李同舟，牟晨阳，
申请(专利权)人：迪森常州能源装备有限公司，
类型：发明
国别省市：