熱壓罐成形工藝是將復(fù)合材料毛坯、蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)或膠接結(jié)構(gòu)用真空袋密封在模具上,于熱壓罐中,在真空(或非真空)狀態(tài)下,經(jīng)過(guò)升溫,加壓,保溫(中溫或高溫),降溫和泄壓過(guò)程,使其成為所需要的形狀和質(zhì)量的成形工藝方法。
熱壓罐成形工藝是目前廣泛應(yīng)用的先進(jìn)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)、蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)及金屬或復(fù)合材料膠接結(jié)構(gòu)的主要成形方法之一,制造的構(gòu)件可應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域的主承力和次承力結(jié)構(gòu),熱壓罐成形工藝主要適用于大部分熱固性復(fù)合材料、蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)以及膠接結(jié)構(gòu)的成形。
作為復(fù)合材料制件主要生產(chǎn)設(shè)備的熱壓罐,是一個(gè)具有整體加熱系統(tǒng)的大型壓力容器。其常見的結(jié)構(gòu)是一端封閉 ,另一端開門的圓柱體,為復(fù)合材料制件的壓實(shí)和固化提供必要的熱量和壓力,常用的航空熱固性材料(例如高溫固化環(huán)氧樹脂)的固化溫度為175°C,固化壓力為600kPa,因此必須保證熱壓罐在高溫下足夠堅(jiān)固。這使得熱壓罐的制造相當(dāng)昂貴。
目前而言,航空應(yīng)用的大多數(shù)是中等溫度和壓力。同時(shí),還有一些復(fù)合材料成形要求的壓力和溫度更高, 例如先進(jìn)的熱塑性基體復(fù)合材料(如PEEK,PEI等)和高溫?zé)峁绦詮?fù)合材料(如聚酰亞胺PMR一15等 ),要求溫度在300 ~ 400°C之間、壓力在1MPa以上。
熱壓罐的其中一個(gè)缺點(diǎn)是溫度和壓力響應(yīng)遲緩,及其溫度控制精度差。當(dāng)然,這些問(wèn)題在某種程度上還與熱壓罐的大尺寸及加熱加壓方法有關(guān)。然而很多已經(jīng)被航空設(shè)備應(yīng)用的材料的固化周期很長(zhǎng),一般在數(shù)小時(shí)范圍內(nèi)。因此,一般大型熱壓罐緩慢的加熱、冷卻速率并不會(huì)嚴(yán)重影響這些材料的加工。另一方面,溫度的控制可以通過(guò)改善內(nèi)部空氣循環(huán)系統(tǒng)以及溫度傳感和控制器來(lái)進(jìn)行改進(jìn)。
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