模具是碳纖維熱壓罐在進行復(fù)合材料生產(chǎn)時不可缺少的部分,碳纖維熱壓罐模具應(yīng)滿足哪些要求:使用模具生產(chǎn)得到的產(chǎn)品一般外形大體已經(jīng)與產(chǎn)品一致了,模具是一次制造長久有用的裝置,所以設(shè)計制造的時候應(yīng)該非常的細心。盡量做到生產(chǎn)完后需要加工的量很小甚至不需要加工。如果情況允許的話模具應(yīng)該滿足質(zhì)量輕的要求,讓熱量更容易穿透而且散熱也更容易。模具各方位的厚度應(yīng)該接近,有厚有滿可能會引起同一個制品的產(chǎn)品質(zhì)量不均勻。強度、粗糙度以及加工精度等都應(yīng)該嚴格的符合生產(chǎn)的需求。盡量的降低外部應(yīng)力變化而可能給模具帶來的影響。
發(fā)展研究創(chuàng)新的制造工藝技術(shù),國外軍工碳纖維熱壓罐在飛機上的廣泛應(yīng)用得益于制造設(shè)備和工藝技術(shù)的發(fā)展和成熟。因此,國內(nèi)要注意規(guī)劃發(fā)展機械化、自動化制造技術(shù)(如自動鋪帶技術(shù)、自動纖維鋪放技術(shù)等),并提高生產(chǎn)設(shè)備的柔性,以提高軍工碳纖維熱壓罐的生產(chǎn)率。注意借鑒其他領(lǐng)域的經(jīng)驗,在飛機零件制造中適當采用纏繞、拉擠等低成本的自動化制造技術(shù),填補這一空白。
對于碳纖維熱壓罐工藝其實也就是是指將單層預(yù)浸料按預(yù)訂方向鋪疊成的復(fù)合材料坯料,放在熱壓罐內(nèi),在定溫度和壓力下完結(jié)固化過程的工藝方法。熱壓罐是一種能接受和調(diào)控定溫度、壓力規(guī)模的專用壓力容器。坯料被鋪放在附有脫模劑的模具表面,然后依次用多孔防粘布(膜)、吸狡氈透氣氈覆蓋,并密封于真空袋內(nèi),再放入熱壓罐中。加溫固化前先將袋抽真空,除去空氣和揮發(fā)物,然后按不同樹脂的固化制度升溫、加壓、固化。一些人會認為小型熱壓罐與固化爐是相同的設(shè)備,其實固化爐的固化是指在電子職業(yè)及其它各種職業(yè)中,為了增強材料結(jié)合的應(yīng)力而選用的零部件加熱、樹脂固化和烘干的生產(chǎn)工藝。施行固化的容器即為固化爐。這與碳纖維熱壓罐的工藝雖然挨近可是熱壓罐比其要雜亂和高級的多。
碳纖維熱壓罐在進行成型固化的時候里面的復(fù)合材料力學性能隨孔隙率的增加而降低。因此,本身使用碳纖維熱壓罐設(shè)備也是為了限制層合板內(nèi)的孔隙量。通常,采用預(yù)浸料制備復(fù)合材料中孔隙形成的原因是我們需要進行注意的,我們按照這些原因在制定工藝時進行相應(yīng)的有效調(diào)整以期達到我們的預(yù)期目標,目前主要包括五點:1、層壓過程中產(chǎn)生的空洞和皺紋。2、顆粒團聚導(dǎo)致橋接。3、固化過程中的橋接和內(nèi)部光纖終端區(qū)域限制樹脂流動。4、溶解在樹脂中的氣體在加熱時逸出。5、纖維毛球、絲束彎曲,纖維斷裂,導(dǎo)致氣泡殘留。
碳纖維熱壓罐是生產(chǎn)非金屬復(fù)合材料部件產(chǎn)品的關(guān)鍵工藝設(shè)備。通過真空系統(tǒng)、壓力系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、中央控制系統(tǒng)和支持機械組件。在復(fù)合產(chǎn)品的固化過程中,根據(jù)工藝的技術(shù)要求,將產(chǎn)品進行真空加熱以達到固化產(chǎn)品的目的。在碳纖維熱壓罐系統(tǒng)的工作過程中,溫度測量點可以設(shè)置在加熱區(qū)域和產(chǎn)品的相關(guān)部分。溫度分布可由中央控制系統(tǒng)、顯示,加熱和冷卻速率可根據(jù)工藝要求進行調(diào)整,以確保產(chǎn)品的固化質(zhì)量。對于重要產(chǎn)品,當固化時,罐體用惰性氣體保護,以防止在固化過程中從產(chǎn)品中逸出的易燃揮發(fā)物燃燒或爆炸。
碳纖維熱壓罐的工藝特點:從成型工藝的角度來看基體樹脂從線型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的全部歷程可分為流動階段,凝膠階段和固化階段三個階段,而且這一過程均是處在一定溫度下進行的。目前得到的資料表示國內(nèi)重要的航空結(jié)構(gòu)用復(fù)合材料基體樹脂的固化溫度最高在180士5℃的范圍。將碳纖維熱壓罐的最高使用溫度設(shè)定在250℃是適宜的。該溫度是目前國內(nèi)對熱壓罐普遍使用的上限溫度。
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