[发明专利]一种提高复合材料微波固化电磁场分布均匀性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合材料固化技术，尤其是一种利用微波加热对复合材料进行固化的技术，具体地说是一种提高复合材料微波固化电磁场分布均匀性的方法。

背景技术

微波具有加热速度快、温度易于控制、能耗低、选择性加热、能够对大型并且较厚的复杂结构件进行加热等优点，已在工业领域和生活领域得到广泛地应用。

然而微波加热物体具有不均匀性的缺点，这是限制微波加热发展的主要瓶颈。影响微波加热均匀性的因素有两个，一种是被加热物体本身的物理性质，如介电性能。另一种是谐振腔内电磁场分布的均匀性。提高谐振腔内电磁场分布的均匀性，传统的做法有金属旋转扇页和多个微波输出口等方法。但这些方法均无法有效提高腔体内微波分布均匀性。

发明内容

本发明的目的是针对现有的微化固化复合材料时因谐振腔内电磁场分布不均匀而影响固化效果的问题，根据麦克斯韦电磁场理论即微波照射到金属表面时，大部分微波均被反射，反射角等于入射角，并且剩余能量在穿透金属过程中指数衰减，发明一种通过改变谐振腔内部壁面的形貌来提高微波分布均匀性的方法。

本发明的技术方案是：

一种提高复合材料微波固化电磁场分布均匀性的方法，其特征在于：谐振腔体内部壁面采用非光滑表面，或者在谐振腔表面放置反射球，使谐振腔内部壁面相邻各点法相切线均不平行；微波源发射的微波入射到上述密闭的谐振腔中，由于反射方向不一致，密集的微波束经过谐振腔内部壁面的反射变得分散；复合材料构件放置在上述密闭的谐振腔内，微波照射到复合材料制件表面时，复合材料构件表面吸收的微波更加均匀，降低了复合材料制件的变形量。

谐振腔内部壁面采用非光滑表面，表面不平整度不小于微波波长的1/10；非光滑表面采用能够几乎全反射入射微波的材料，其排布方式为对称分布结构或非对称分布结构。

反射球的最小曲率半径不小于入射微波波长的1/2；反射球由轻质材料内层和金属涂层两部分组成，反射球采用半球结构，半球的球面指向谐振腔，半球的平面紧贴庇振腔壁。

在反射球内镶嵌带磁性的吸附块；反射球通过磁性块吸附在谐振腔的壁面上；反射球表面金属涂层与谐振腔内部壁面电导通，谐振腔壁面接地，将感应电荷导出。

反射球的排布和调节方法如下：当谐振腔内的电磁场场强波峰与波谷之间相差值不小于3000V/m时，调节反射球的位置和大小来改善微波场分布均匀性；当微波场强与腔体内平均场强相比低于10%时，到其区域中心距离最近壁面的反射球总数减少10%以上，当微波场强与腔体内平均场强相比低于20%时，到其区域中心距离最近壁面的反射球总数减少20%以上，依此类推，其他壁面的反射球数量不变；当微波场场强依旧低于平均微波场场强时,更换曲率半径小于微波波长1/4的反射球；当微波场强与腔体内平均场强相比高10%左右时，到其区域中心距离最近壁面的反射球增加10%以上，当微波场强与腔体内平均场强相比高20%左右时，到其区域中心距离最近壁面的反射球增加20%以上，依此类推，其他壁面的反射球数量不变；当微波场场强依旧高于平均微波场场强时,更换曲率半径更大的反射球，反射球曲率大于微波波长的1/4。

本发明的有益效果是：

本发明能够提高整个微波谐振腔体内微波的均匀性。

本发明能够实现复杂曲面和结构的复合材料构件在微波固化过程中的温度分布均匀性。

附图说明

图1是本发明的谐振腔内部反射球放置截面示意图。

图2是本发明的谐振腔内部非光滑壁面示意图。

图中：1是谐振腔内部壁面，2是反射球，3是谐振腔，4是非光滑表面。

具体实施方式

下面结构附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1-2所示。

一种提高复合材料微波固化电磁场分布均匀性的方法，其关键是使谐振腔体内部壁面1采用图2所示的非光滑表面4，或者是采用图1所示的方法，在谐振腔内部壁面1放置反射球2，使谐振腔内部壁面1相邻各点法向切线均不平行。微波源发射的微波入射到上述密闭的谐振腔3中，由于反射方向不一致，密集的微波束经过谐振腔内部壁面1的反射变得分散。复合材料构件经过真空加压后放置在上述密闭的谐振腔3内，当微波照射到复合材料构件表面时，复合材料构件表面吸收的微波更加均匀。