熱壓罐成型工藝介紹
熱壓罐成型是目前生產(chǎn)高性能纖維復(fù)合材料最成熟、應(yīng)用最廣泛的成型方法之一,主要用于碳纖維、玻璃纖維等樹(shù)脂基復(fù)合材料構(gòu)件制造,憑借溫度、壓力、真空的協(xié)同控制,能夠獲得高致密度、低缺陷、力學(xué)性能穩(wěn)定的產(chǎn)品。
整個(gè)工藝以真空輔助排氣、高溫加壓固化為核心,先通過(guò)真空系統(tǒng)將復(fù)合材料鋪層內(nèi)部的空氣、揮發(fā)分充分排出,再利用熱壓罐內(nèi)均勻的高溫?zé)犸L(fēng)循環(huán)與壓力環(huán)境,讓樹(shù)脂熔融流動(dòng)、充分浸潤(rùn)纖維,最終在設(shè)定的溫度壓力曲線下完成交聯(lián)固化,形成高強(qiáng)度一體化構(gòu)件。
成型前需要完成制件鋪層與封裝。將纖維預(yù)浸料按設(shè)計(jì)方向和層數(shù)鋪放在模具表面,再依次鋪設(shè)透氣氈、隔離膜、密封膠帶等輔助材料,用真空袋完整密封并進(jìn)行檢漏,確保成型過(guò)程中持續(xù)穩(wěn)定的真空狀態(tài),這是控制產(chǎn)品內(nèi)部孔隙的關(guān)鍵步驟。
入罐后進(jìn)入程序化固化階段。設(shè)備按照預(yù)設(shè)曲線逐步升溫,使樹(shù)脂黏度降低并流動(dòng)浸潤(rùn);到達(dá)合適階段后通入壓縮空氣或氮?dú)饧訅海M(jìn)一步壓實(shí)鋪層、抑制氣泡產(chǎn)生;在固化溫度下保溫保壓一段時(shí)間,讓樹(shù)脂完全交聯(lián)固化;最后按可控速率緩慢降溫,減少制件內(nèi)部殘余應(yīng)力,避免變形開(kāi)裂。
該工藝的突出優(yōu)勢(shì)是罐內(nèi)溫度場(chǎng)和壓力場(chǎng)均勻性好,適合成型大型、復(fù)雜曲面、厚壁以及對(duì)質(zhì)量要求嚴(yán)苛的復(fù)合材料制件,成型后產(chǎn)品孔隙率低、力學(xué)性能穩(wěn)定、外觀與尺寸精度高。在航空航天、軌道交通、風(fēng)電能源、高端體育器材等領(lǐng)域,熱壓罐成型都是保證產(chǎn)品可靠性的主流工藝。
工藝控制的重點(diǎn)在于把握升溫速率、加壓時(shí)機(jī)、真空保持、冷卻速度四者匹配,既要保證樹(shù)脂充分流動(dòng)排氣,又要防止過(guò)度流動(dòng)造成缺膠或過(guò)固化,最終通過(guò)穩(wěn)定的流程控制實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、可重復(fù)的批量生產(chǎn)。