[发明专利]用于贯穿热固化周期模拟复合材料结构的温度的装置

说明书

背景技术

高压釜处理对于复合材料结构生产仍然至关重要。该处理的一个主要目标是通过引发和维持与最终树脂系统固化有关的特定化学反应，完全固化预浸渍热固性聚合物基体。复合材料部件的固化通常需要贯穿固化过程精确监测部件温度。制造商一般执行一大系列的预生产测试以概述粘弹性能的复杂变化——该变化随着时间并且当温度增加时发生，将其简化为斜坡速率(ramp rate)，保持温度以及停留或者浸泡持续时间。

在高压釜中，当达到某些规定的时间和温度目标时，假定部件已达到完全固化。因此，必需在时间和温度计算中构建安全界限以保证完全固化，并且必需严格控制该过程。常规高压釜控制系统硬件连接到设备并且由技术人员操作，技术人员必须贯穿每个固化周期监控数据读出。

一般使用放置在部件内或周围的各种温度传感器以及反馈型算法确定温度测量和控制。为了贯穿该过程密切追踪部件的温度，温度传感器——例如热电偶——可放置在部件的过剩区或修剪区内或者可放置在与该部件紧邻的相关联工具或固定设备的某些位置上。

在温度传感器的方法和位置二者中都存在多种不利。任一种方法需要计算热曲线，为了识别部件上代表性的位置，其包括重要的反复试验，并且可导致部件的缺陷和故障。热曲线用于表征部件温度并在自然模拟部件温度的位置处匹配那些温度，并且不干扰该过程或者在部件内产生缺陷。部件故障可由识别适当追踪部件温度的位置的失败造成。进一步地，在预定位置中精确放置温度传感器并检查每个正在制作的部件是一个时间和劳动力密集的过程。此外，在部件修剪区内定位温度传感器需要为每个正被固化的部件安装传感器，其可将缺陷引入到部件中。

发明内容

在一个实施方式中，公开的温度模拟器可包括具有多个导热板的叠式组件、布置在多个导热板的相邻对之间的隔热层以及耦合至叠式组件的至少一个温度传感器。

在另一个实施方式中，公开的温度模拟器可包括叠式组件，其具有安置在该叠式组件最上和最下位置处的一对端板，布置在该对端板之间的多个散热板，每个散热板具有多个散热切口，分离端板和散热板的相邻对的多个垫板，每个垫板具有垫片切口，由多个相邻散热切口和垫片切口形成的开放腔，布置在该腔内的隔热体，以及耦合至多个散热板的至少一个的至少一个温度传感器。

在又另一个实施方式中，公开的是模拟复合材料部件的热惯性梯度的方法，该方法可包括下列步骤：(1)提供一对端板，每个具有多个散热切口的多个散热板以及每个具有垫片切口的多个垫板，(2)叠式装配该多个散热板，其中多个垫板的至少一个分离散热板的相邻对，使得多个相邻散热切口和垫片切口形成腔，(3)装配该对端板以形成叠式组件，(4)在腔内施加隔热体，(5)产生叠式组件的热模型，并且(6)识别所述叠式组件的热曲线。

从以下具体实施方式、附图以及所附的权利要求，公开的温度模拟器的其他方面将变得明显。

附图简述

图1是公开的温度模拟器的一个实施方式的前透视图；

图2是公开的温度模拟器的端板的俯视图；

图3是公开的温度模拟器的散热板的俯视图；

图4是公开的温度模拟器的垫板的俯视图；

图5是图1公开的温度模拟器的剖视图；以及

图6是描绘模拟复合材料部件的热惯性梯度的公开方法的一个实施方式的流程图。

具体实施方式

以下详细描述参考图解了本公开的具体实施方式的附图。具有不同结构和操作的其他实施方式不偏离本公开的范围。相似的参考标号可以指代不同附图中相同的元件或构件。

公开的温度模拟器——通常指定为10，可以是无源装置(即，没有电子或移动部件)，其模拟来自固化材料放热行为的温度以及在高压釜或烘箱内正在固化的复合材料部件的温度梯度。贯穿本公开，温度模拟器10通常可被称为模拟器、模拟器装置或装置。

通常，可放置一个或多个模拟器10到高压釜中接近正被处理(例如，固化)的相应部件。模拟器10可以不需要与部件直接接触。用于高压釜的控制系统可使用来自模拟器10的输出贯穿规定热周期调节部件温度。