[发明专利]一种复合材料的真空成型机及复合材料的成型方法

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料的成型设备技术领域，尤其涉及复合材料的真空成型设备与方法。

背景技术

复合材料由于其优异的性能得到了越来越广泛的使用，而其制备技术也正在不断发展，复合材料成型技术种类较多，可以满足不同要求构件的制备。复合材料是指由两种或以上的不同性质的材料通过复合工艺制备的多相固体材料。其具有密度小、强度高、耐高温、抗腐蚀等诸多优点，因此越来越受到重视，在航空航天领域已经开始大规模使用。传统的手糊方法已经无法满足生产需要，复合材料的大规模使用得益于高效快速的自动成型技术的发展。自动成型技术可以成型复杂零件、降低生产成本，也降低了产品的废品率。目前常用的复合材料成型技术有树脂传递模塑成型技术(RTM技术)、袋压法(压力袋法)成型技术、真空袋压成型技术、热压罐成型技术、液压釜法成型技术、热膨胀模塑法成型技术、夹层结构成型技术、ZMC模压料注射技术、模压成型技术、卷制管成型技术、纤维缠绕制品成型技术等。本发明是对现有的模压成型技术的改进，对于碳纤维、玻璃纤维、凯夫拉纤维、玄武岩纤维以及多种纤维复合的模压产品成型过程中，容易出现层与层之间空气无法排出，产品与模具之间的空气也无法排除，使所做出来的产品表面不光滑，出现针孔，产品角与角无法压到位和产品多处出现多个气泡的问题，从成型设备和成型方法上提出改进的方案。本发明提出脉冲式气压系统，所谓脉冲式气压，是指在成型模具连接脉冲气管，在成型模具的温度持续升高的过程中，根据成型产品的需要，通过PLC控制器设定多段不同的脉冲气压和脉冲次数，每段脉冲气压即在脉冲气管内按照设定的气压值反复进行充气、放气、充气、放气……，达到预设的次数。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中存在的复合材料在成型过程中容易出现的表面缺料、泡纱、针孔和层与层之间的气泡排出等问题，提供一种复合材料的真空成型机，使成型的复合材料层与层之间贴合更牢靠，表面更光滑，该复合材料的真空成型机包括真空室，真空室内设有N层(N≥2)加热板，加热板连接导热管路、温度传感器，每两层加热板之间放置一成型模具，每一成型模具连接脉冲气管，所述真空室的外部设有脉冲气压系统、液压动力系统、抽真空系统、加热系统、冷却系统和PLC控制器，所述加热板连接导热管路、温度传感器和脉冲气管，所述真空室外设有加热系统和冷却系统，所述加热系统和冷却系统分别与所述导热管路连接；所述脉冲气压系统通过所述脉冲气管与所述成型模具的内腔连接，所述脉冲气管内进行脉冲式地进气和抽气；所述液压动力系统包括加热板动力系统、正门液压动力系统、左侧门液压动力系统和右侧门液压动力系统；所述真空室的前壁设有正门，所述真空室的左壁和右壁分别设有左侧门和右侧门，所述正门、左侧门和右侧门分别在正门液压动力系统、左侧门液压动力系统和右侧门液压动力系统的驱动下上下移动；所述正门、左侧门和右侧门的周边均镶有耐高温密封条，当正门、左侧门和右侧门移动至某一位置时，分别与前壁、左壁和右壁形成密封连接；所述PLC控制器控制液压动力系统、脉冲气压系统、抽真空系统、加热系统和冷却系统完成自动化真空成型过程。

所述正门液压动力系统包括设置于真空室顶部的正门驱动油缸和设置于正门的左右两侧的一对链条，PLC控制器通过控制正门驱动油缸伸缩带动链条活动，从而使正门能够在一定范围内上下移动。

所述前壁设有一对沿竖直方向平行的正门滑槽，所述正门滑槽包括上段和下段，所述正门的高度大于上段与下段的高度，所述上段与下段的上端均设有凸块，在所述前壁上与凸块相对应的位置设有限位凹槽；在所述正门的两侧四个角位置，设有第一轴承、第二轴承、第三轴承和第四轴承，四个轴承的外径与所述正门滑槽的宽度配合，当四个轴承沿着正门滑槽的侧壁和前壁向上滚动至四个轴承刚好位于限位凹槽和凸块之间形成的限位空间时，所述正门紧贴在前壁形成密封连接。

在所述正门的两侧四个角位置，设有第五轴承、第六轴承、第七轴承和第八轴承，所述第五轴承、第六轴承、第七轴承和第八轴承的中心轴与所述第一轴承、第二轴承、第三轴承和第四轴承的中心轴垂直。

所述左壁沿竖直方向设有一对左侧门滑槽，所述左侧门的两侧四个角位置设有左侧门轴承，左侧门轴承的外径与左侧门滑槽的宽度匹配，左侧门轴承能够沿着左壁上下滚动，在所述左壁的上端和中部设有左侧门限位凹槽，所述左侧门滑槽上对应设有锁紧气缸，当左侧门向上移动至四个左侧门轴承进入所述左侧门限位凹槽时，锁紧气缸施加压力使左侧门与左壁形成密封连接。