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试验专用热压罐与复合材料

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试验专用热压罐与复合材料

发布日期:2017-02-22 00:00 来源:http://www.dalianyingtian.cn 点击:

试验专用热压罐

热压罐成型法也有一定的局限性,结构很复杂的构件,用该方法成型有一定困难。同时此法对模具的设计技术要求很高,模具必须有良好的导热性、热态刚性和气密性。 

试验专用热压罐:基本原理  

将预浸料按铺层要求铺放于模具上,并密封在真空袋中后放入热压罐中,经过热压罐设备加温、加压,完成材料固化反应,使预浸料坯件成为所需形状和满足质量要求的构件的工艺方法。 2.2 工艺特点  热压罐成型法是FRP构件的最常用成型方法,可成型夹层结构件和层压板构件,也可成型组合构件和胶接构件。

试验专用热压罐

    目前适用于热压罐中温成型复合材料的模具主要有以下几种:铝模具、钢模具、碳纤维/环氧树脂复合材料模具。

总的来说,对于尺寸精度配合要求较高、而且产量不大的复合材料构件可用碳纤维/环氧复合材料模具;对于尺寸精度要求不太高的构件或平板产品,铝制模具最为适用;当产品批量大,尺寸精度要求较高的构件,选择钢制模具最为经济、实用。  2.3 基本工艺参数 

复合材料基体树脂的固化、除了与树脂的分子结构有关,还与其他组分(固化剂、交联促进剂等)有关.外界条件—温度、压力和时间因素对固化成型起着重要的作用,通常称这三个因素为工艺参数. 

就目前国内国外树脂体系固化所需压力而言,除聚酸亚胺类外,固化压力一般在0.3-0.6MPa的范围内[3]. 用于复合材料成型工艺的热压罐其使用压力一般小于1.6MPa,属于二类低压容器. 从成型工艺的角度来看,基体树脂从线型结构转变成三维网状结构的全部历程可分为三个阶段:流动阶段,凝胶阶段和固化阶段,而且这一过程均是处在一定温度下进行的. 根据文献〔3〕,〔6〕报道,国内重要的航空结构用复合材料基体树脂的固化温度最高在180士5℃的范围. 将热压罐的最高使用温度设定在250℃是适宜的。该温度是目前国内对热压罐普遍使用的上限温度. 

温度场的分布: 热压雄内部都设有空气搅拌循环装置,其主要功能是使雄内温度均匀化. 

对热压罐尤其是大型热压罐来说,由于热交换对象不同(模具的大小与材质,复合材料的厚度与平面尺寸,辅助材料的层数等),往往产生罐内温度与材料实际温度有较大差异[8,9].准确测出这种温差的出现、分布和弥合,是确定合理的工艺参数的基体条件. 3. 缺陷研究 

    在复合材料制件中主要缺陷的比例从高到低依次为分层、孔隙、气孔、富脂、贫胶、脱粘、疏松、弱粘、变形 其中分层所占比例最高,超过,气孔、孔隙的比例也比较高,其他缺陷比例相对较低。因此,分层缺陷是热压罐成型工艺中最主要的缺陷形式。在材料体系一致时,分层主要受复合材料构件的结构形式和工艺条件影响


试验专用热压罐jpg

热压罐固化工艺过程有哪几个阶段?

热压罐成型技术的要点在于如何控制好固化过稷中的温度和压方与时间的关系,通常,制定一个复合材料产品成型的工艺路线要经过一系列的工艺性能试验,取得较完整的结果数据,最后再结合制件的具体要求,制定出合理的工艺规程,而且在实际生产过程中, 工艺条伴可根据情况作适当修改。热压罐的工作示意图与典型的热压固化周期。 

典型的热压罐固化工艺过程分5个阶段, 每个阶段的技术要点说明如下。

1.升温阶段。要选择合理的升温速度,对于大制件,升温要慢,使整个制件受热均匀,2℃/min是常用的升温速率。这个阶段主要用真空压力,视情况可施加一定压力。

2.吸胶阶段。实际上是一个中间保温阶段,对不同的树脂基体,保持的温度和时间有所不同,此阶段的主要日的是使树脂熔化,浸渍纤维,除去挥发物,并且使树腊逐步固化至凝胶状态。此阶段的成型压力为全压的1/3 ~1/2。使部分树脂流出,保证制件最后的树脂含量符合设计要求。

3.继续升温阶段。经过吸胶阶段后,树脂基体己成半固化状态,溶剂和低分子量挥发物充分排出,将温度升华固化温度。热固性树脂的固化反感是放热反应,固化过程中有热量放出,如升温速度过快,使固化反应速度急剧加快,热量集中地大量放出,将导致材料局部被烧坏,这种现象称为爆聚,必须避免。

4.保温热压阶段。此时的温度是树脂固化的温度,树脂基体进一步固化,这一阶段要加全压,目的是使树脂在继续固化过程中,层片之间充分压实。从加全压到整个热压结束,称为热压阶段。而从达到指定的热压温度到热压结束的时间,称为恒温时间。热压阶段的温度、压力和恒温时间,是成型过程中的重要工艺参数,必须根据所用树腊基体的配方严格控制。

5.冷却阶段。在一定保压的情况下,采取自然冷却或者强制冷却到一定温度或室温,然后卸压,取也产品。冷却时间过短,容易使产品产生翘曲、开裂等现象,冷却时间过长,对制品质量无明显帮助,但会使生产周期拉长。


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