热压罐成型工艺

热压罐成型工艺主讲人：陈孝银热压罐及其功能热压罐主体及子系统热压罐成型的产品热压罐固化的特点热压罐成型工艺控制热压罐成型模具热压罐成型注意事项主要内容热压罐及其功能特点：热压罐是固化树脂基复合材料制品的装置，具有加热、保温、冷却、加压、抽真空5项功能，所固化的制品孔隙率低、品质一致性好，适合于板壳类制品固化。通用型热压罐主要技术参数：真空度：0～0.1MPa正压力：0～5MPa加热温度：室温～400℃热压罐外观热压罐内部热压罐系统要为复合材料的聚合反应创造一个理想的温度和压力环境，它是由热压罐主体和一系列的子系统组成的，主要包含以下几个部分：1、热压罐主体；2、加压系统；3、真空系统；4、加热系统；5、冷却系统；6、进料系统；7、控制系统；8、鼓风系统；9、仪表阀门热压罐主体热压罐主体热分布气流矢量分布按固化产品的尺寸、温度、压力设计，强度满足高温高压要求，罐体外壁温度≤60℃。热压罐子系统加热系统31冷却系统32加压系统33鼓风系统34控制系统36真空系统35仪表阀门38进料系统37加热系统加热系统:罐内气体温差≤5℃，升温速度1～8℃，要求可调。加热器、热电偶、热控元器件冷却系统冷却系统示意图水箱和泵站循环水冷却，降温速度0.5～6℃/min，可调。螺杆式压缩机、一级储罐、控制阀、增压器、二级储罐、冷冻式干燥机、管路过滤器和压力表。加压系统：充气加压，截止为空气或惰性气体，最大压力工艺确定，压力可调；有安全防爆、放气设置鼓风系统风机系统结构图机械密封结构图电动机、风扇、导风板、冷却与润滑机构……鼓风系统：罐内风速1～3m/s，噪声≤60dB真空系统真空泵、真空罐、真空表、真空管路……真空系统：罐内真空管路及接头满足抽真空工艺要求，通常有多路连接，真空度可调。控制柜，温度、压力、真空、冷却的显示与控制装置，计算机及控制程序软件，安全报警…..控制系统：计算机显控的自动控制，可人工控制；温度、压力、真空有指示仪表和记录仪，工件温度和罐内气体温度可独立控制，温度、压力设安全控制，开门关门设安全检查与自锁机构。进料系统双小车进料桥架式进料系统小车、连接桥、地面轨道……仪表阀门机械式仪表电子传感器机械电子式仪表适合热压罐固化的产品序号适用制品形式说明1结构形式层压结构复合材料板、梁、肋、框、蒙皮、壁板、共固化件等夹芯结构蜂窝夹芯、泡沫夹芯、符合夹心等结构胶接结构金属与金属、金属与复材、复材与复材等缝纫结构缝纫/RFI成型的加肋壁板等回转结构筒体、管体、盒状结构等板块杆结构板、块、杆等简单结构2尺寸范围大型构件热压罐内腔可置放，并不妨碍空气流通的构件，单件固化小型构件形状不复杂的小尺寸件，一罐多件3局限性特复杂构件不适合制作真空袋构件，不适合均匀加压和加热构件特高压力、高温构件成型压力、固化温度超过热压罐工作参数的构件。板状构件固化轴类构件固化热压罐成型用材料序号增强纤维增强形式主体树脂制造方法说明1碳纤维单向纤维环氧、BMI氰酸酯等热熔法（干法）溶剂法（湿法）目前主流，力学性能优，多用于承力构件多向织物环氧溶剂法特殊用途，航天航空多，工艺成本高布环氧酚醛溶剂法较多，多用于次承力构件2玻璃纤维单向纤维环氧热熔法溶剂法较多，次承力构件、透波结构等，成本低布环氧酚醛溶剂法较多，次承力构件、透波结构、装饰结构等，成本低3芳纶纤维单向纤维环氧热熔法溶剂法应用少，用于吸能抗冲击结构，后加工困难布环氧溶剂法4其它纤维单向纤维环氧、氰酸酯等溶剂法航天、电器等特殊用途热压罐固化的特点序号特点说明1优点压力均匀使用气体加压，压力通过真空袋作用到制品表面，各点法向压力相等，使制件各处在相同压力下固化成型。2温度均匀，可调控罐内为循环热气流给工件加热，各处温度温差小。同时配置冷却系统，使温度可严格控制在工艺设置范围内。3适用范围广模具较简单，效率高；既适合于大面积复杂型面的板、壳，也适合于简单形状的板、棒、管、块，还可用于胶接装配；小型件可一次多件同时固化。4成型工艺稳定、可靠压力、温度均匀，可调可控，使成型或交接制品质量一致、可靠；孔隙率低、树脂含量可控并均匀；加压时可抽真空，使低分子物易于排出。5缺点投资大、成本高热压罐接轨复杂、造价高，投资大；每次使用时不仅消耗水、电、气等能源，还需要真空袋膜、密封胶条、吸胶毡、隔离布等辅助材料，使生产成本较大幅度增加。热压罐成型工艺流程预浸料下料无损检测检验入库加工处理毛坯修整固化脱模预吸胶铺叠毛坯热压罐成型工艺流程制真空袋降温降压停机铺叠毛坯件保温保压加压开升温程序工件入罐真空检漏工件出罐热压罐固化流程热压罐成型工艺控制温度曲线压力曲线真空度曲线tT热压罐固化的温度压力控制曲线常用吸胶材料的吸胶量序号名称面密度(g/m2)单位面积吸树脂量Dxj(g/m2)1无纺布100200～2502玻璃布100100左右3滤纸100100左右4玻璃毡100150左右5剥离布10080～100热压罐成型的模具---模具用材料特点及要求应具有导热快、比热容低、刚度高、质量轻、热膨胀系数小、耐热、热稳定性好、使用寿命长、制造成本低、使用和维护简便、便于运输等特点。材料铝：轻、导热性好，但热胀系数高、表面硬度低，适合精度、协调关系不高的产品。钢：加工精度高、刚强度高、硬度高、使用寿命长，适合大多数产品。缺点是质量大，热容量高。铸钢或铸铁：可代替钢降低成本，但各点温差大、表面容易产生砂眼。橡胶：随形好、易于配合，适合于制造共固化模。缺点是尺寸稳定性差。玻纤复合材料：质量轻、成本低，适合于简单型面制品。缺点是材料的模量低。碳纤复合材料：轻、模量高、刚性好、与碳纤维复材构件的热胀系数一致，能够赋予制品高精度。缺点是成本高。木材：质轻价廉，适合制造一次性使用的模具。热压罐成型的模具---设计与使用要求序号名称设计要求使用要求1强度刚度按工艺使用要求设计模具的强度、刚度，除真空和正压力外，还应考虑翘曲热变形等。防止超负荷使用2成型面表面光洁度、硬度满足成型、脱模要求，标记定位、装配刻线保护表面状态和刻线标记3配合与定位组合模具应设计装配定位机构，并应保证组装精度满足制品精度要求按设计要求装配、拆卸模具4温度场模具设计应满足热压罐温度场要求，使热气流畅通，耐温性足够，热容量小模具放置不得阻碍热气流循环5脱模模具设计时应考虑制品能够顺利脱模，必要时设计辅助脱模机构按设计要求脱模6随炉件安排在需要时，应在模具设计时同时考虑随炉试件的成型注意随炉试件的代表性7容差分配模具设计中应根据产品的公差要求和成型收缩率、模具材料热膨胀系数进行容差分配/8维护保养除功能设计外，应考虑模具维护保养操作性按规定维护保养热压罐成型注意事项序号事项名称内容与要求1铺层结构形式和铺层设计应考虑可铺叠性。变厚凹陷区可用加肋骨形式。对不可展铺层，局部采用开口或拼接。2表面要求非加工表面和非贴模面的表面粗糙度应放宽，碳纤维结构的表面应设计一层玻璃布。3共固化肋骨肋骨尽量设计等厚度，不宜布置过多插件。4厚度偏差厚度偏差一般控制在8%，重要区域5%，过高要求时应允许后加工。5变厚度区的过渡厚度变化已采用渐变或逐级台阶过渡。6拐角拐角处避免尖角，圆弧过渡的内圆半径应大于壁厚，即R＞t。7脱模斜度对封闭结构、小闭角结构，在装配、使用功能允许条件下，尽量设计较大的脱模斜度。热压罐成型注意事项序号事项名称内容与要求8可检测性对整体成型结构、大型结构、组装结构，在结构设计时就应考虑无损探伤、精度检测可行性。尽量防止检测盲区。如果必须存在某种检测盲区，应与检测人员协商解决方案。9装配对于因厚度偏差引起的装配偏差，应允许用复材补偿。10共固化布局共固化结构固化成型时，应留出足够的脱模空间。11蜂窝夹芯结构边缘加强加强层应均匀布置在面板铺层之间。如果形成台阶，应安排在非贴膜面。12薄弱环节的界面加强可能产生分层区域的铺层时刻增加胶粘剂。13真空袋漏气处理热压罐固化中漏气常在加压后，应根据实际情况判断处理。。轻微漏气（压力能稳定，真空度不低于0.08MPa）允许继续固化，严重时应停机。打压过程中漏气允许停机修补真空袋。14防止罐内燃烧罐内燃烧源于摩擦生热。温度高于150℃或压力大于1MPa应采用惰性气体加压。轻微漏气可采用通大气措施减缓真空袋破裂。Thanks！