碳纤维热压罐是用于碳纤维复合材料制品生产的关键工艺设备,以下是其详细介绍:
工作原理 将碳纤维预浸料按铺层要求铺放于模具上,把毛坯密封在真空袋后放置于热压罐中。在真空或非真空状态下,通过热压罐的升温、加压、保温、降温和卸压等程序,利用罐内提供的均匀温度和均布压力实现固化,形成表面与内部质量高、形状复杂的碳纤维复合材料制件。
结构组成 机械部分:包括罐体、底板与小车、气流控制装置、密封装置等。罐体为圆筒形压力容器,封头采用压制成型,筒身采用钢板卷筒焊制2。
- 功能部分
- 加热系统:常见的有不锈钢电热管、高温风机、风道板、隔热层、温控系统等,可实现电加热和空气加热2。
- 压力系统:由压缩机、储气罐、压力控制阀、管路、压力变送器和压力表等组成,能提供
1.5MPa-2.5MPa 的压力。 - 真空系统:由真空泵、管路、真空表和真空阀组成,给封装的复合材料预制件提供真空条件。
- 冷却系统:通常为强制冷却方式,可使热压罐在完成固化后快速降温2。
- 控制部分:包括温度、压力的手动和自动控制系统,一般采用 PLC 控制系统,实现对压力、温度、冷却等工艺参数的全程高精度控制与实时记录。
特点
- 优点
- 压力均匀:使用气体加压,压力通过真空袋作用到制品表面,各点法向压力相等,使制件各处在相同压力下固化成型。
- 温度均匀可调控:罐内为循环热气流给工件加热,各处温度温差小,且可严格控制在工艺设置范围内。
- 适用范围广:模具较简单,效率高。既适合于大面积复杂型面的板、壳,也适合于简单形状的板、棒、管、块,还可用于胶接装配。
- 成型工艺稳定可靠:压力、温度均匀,可调可控,使成型或胶接制品质量一致、可靠,孔隙率低、树脂含量可控并均匀。
- 缺点:投资大、成本高,热压罐结构复杂、造价高。每次使用时不仅消耗水、电、气等能源,还需要真空袋膜、密封胶条等辅助材料,使生产成本较大幅度增加。
应用领域
- 航空航天领域:用于制造飞机的机翼、尾翼、机身蒙皮、整流罩、机载雷达罩等部件,以及火箭壳体、卫星结构件等2。
- 汽车领域:可生产高性能赛车车身、汽车内饰件、汽车的机盖内外板、车门内外板等。
- 体育用品领域:能够制造高尔夫球杆、滑雪杖、自行车等运动器材。
- 其他领域:在船舶制造中用于制造船体、甲板;在建筑领域可用于制造一些具有特殊性能要求的碳纤维构件;在风力发电中用于制造风电叶片等部件。