[发明专利]一种复合材料的微波-液压成型方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一全复合材料热固化成型技术，尤其是一种微波加热固化复合材料的技术，具体地说是一种在加热过程中能对复合材料制件的上下表面施加液体压力，有效固化和压实复合材料制件的复合材料的微波-液压成型方法和装置。

背景技术

纤维增强树脂基复合材料具有高比强度和比刚度、质量轻、耐腐蚀、抗疲劳等优点，得到广泛的应用。复合材料热压罐成型方法是一种主要的成型工艺，但热压罐成型技术存在的问题是：热压罐通过热对流和热传导来加热固化复合材料制件，效率低，时间长，能耗高。同时存在压力控制滞后性大、压力不均匀和压力值不高的问题。

微波加热固化技术是以低频电磁波穿透材料，将微波能转变成热能，对材料里外进行均匀加热的技术。微波加热固化时间短、温度易于控制、能耗低，适于成型大尺寸复杂制件，是一种新型的复合材料加热固化方法。多数传统的热固化树脂都可采用微波辐射固化技术进行固化。利用微波固化复合材料制件，发现其固化产物的化学结构与传统热固化相同，但固化效率远大于热固化。微波固化复合材料具有极好的发展前景。

而该微波-液压成型复合材料的发明装置在微波加热固化复合材料过程中，液体压力控制系统改变上下橡胶囊内的流体压力，以液体压力压实复合材料制件此方法和装置解决了复合材料在传统的热压罐成型工艺中成型速度慢、压力不均匀、压力控制滞后性大和成本高的难题，在高性能、低成本复合材料成型技术领域具有广阔的市场价值和应用前景。

发明内容

本发明的目的是针对现有的复合材料微波固化过程中复合材料制件存在受力不匀的问题，设计一种能对复合材料制件上下面均匀施加压力的复合材料的微波-液压成型方法，同时提供一种相应的成型装置。

本发明的技术方案之一是：

一种复合材料的微波-液压成型方法，其特征在于：在微波加热复合材料过程中对复合材料制件的上下表面施加均衡的液体压力，有效压实复合材料制件；它通过将需成形的复合材料制件先放入成型模具中，再将复合材料制件和成型模具一起放入一个由耐压、耐高温上、下橡胶囊15，16）和密封圈7）组成的密闭空间中，通过对密闭空间抽真空使得上、下两个橡胶囊15，16）对复合材料施加均匀的压力；微波发生器4）产生的微波加热固化复合材料，在固化过程中，上、下橡胶囊15，16）中的液体压力施加到复合材料和模具表面，对复合材料制件施加均匀的压实力，使得复合材料制件获得与模具形状相匹配的外形并最终固化成型。

上、下橡胶囊内的压力调节范围在0至20MPa之间;作用在复合材料制件上的压力包括线性和非线性两种；上、下橡胶囊内的压力采用相等或交叉脉动变化的方式，以有效排出复合材料制件12）中的空气，减少孔隙率。

在上、下橡胶囊15，16）和密封圈7）组成的密闭空间内抽真空，使得两橡胶囊15，16）更好的贴合复合材料和模具13），液体压力有效的压实复合材料制件12），获得更好的密实度，提高复合材料制件12）的性能。

本发明的技术方案之二是：

一种复合材料的微波-液压成型装置，其特征在于：它包括上橡胶囊15、下橡胶囊16、模具13、阵列微波发生器4和开闭模系统，开闭模系统除了具有开启和闭合的作用外，还能在闭合后施加外部压力使得上橡胶囊15和下橡胶囊16同时压紧密封圈7以形成密闭空间，复合材料制件12放置在模具13上，模具13和复合材料制件12位于所述的密闭空间中；所述的上橡胶囊15和下橡胶囊16中注有流体介质8并分别设有用于加压的液体介质输入口2和用于减压的沆体介质输出口6，所述的密闭空间连接有抽真空气流出口17；所述的阵列微波发生器4安装在上模座5和下模座9上，与上模座5相连的导套1套装在与下模座9相连的导柱14上，上橡胶囊15和下橡胶囊16分别安装在上模座与下模座上对应的承压腔11中，承压腔11中安装有对应的承压板10。

上橡胶囊15和下16均能耐100℃以上的高温，并且其介电常数实部小于80。

承压腔11中的承压板10的介电常数小于80，，能承受上下橡胶囊15，16产生的压力。

本发明的有益效果是：

本发明解决了复合材料在传统的热压罐成型工艺中成型速度慢、压力不均匀、压力控制滞后性大和成本高的难题。

本发明的模具无需固定，直接置于下模液压囊的表面，同时开闭模系统具有很好的敞开性，为模具的更换提供更好的便捷性。

附图说明：

图1是本发明的微波-液压成型复合材料的成型装置的结构示意图。