[发明专利]复合材料轴类零件的微波固化方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合材料固化技术，尤其是一种复合材料轴类零件固化技术，具体地说是一种基于微波加热技术的复合材料轴类零件的微波固化方法及装置。

背景技术

 纤维增强树脂基复合材料具有高比强度和比刚度、质量轻、耐腐蚀、抗疲劳和减振性好等许多优点，已在工业领域获得了广泛的应用。采用纤维增强树脂基复合材料制造轴类零件可减轻整体结构重量，降低使用维护费用，减少振动噪声，提高轴类零件的临界转速。

在传统的成型工艺中，复合材料轴类零件多采用热压罐成型工艺方法。但该方法加热复合材料轴类零件存在层间剪切强度低、变形严重和成型周期长、能耗高等问题。此外，其加热过程是一个热传导过程，使得复合材料轴类零件内部存在温度梯度，树脂固化很难均匀和完全，易于产生较大内应力和变形。

针对传统热压罐固化的上述缺点，本发明提出一种采用微波固化复合材料轴类零件的工艺方法。微波加热固化技术是以低频电磁波穿透复合材料，在材料内部将微波能转换成热能，对复合材料轴类零件里外进行均匀加热的技术。复合材料轴类零件采用微波固化可以使得纤维与树脂的界面结合力提高，从而提高了轴类零件的层间剪切强度。微波加热速度快，温度均匀和热惯性小的特点缩短了轴类零件的成型周期，消除了温度不均匀引起的变形。此工艺方法可以快速、高效、均匀加热固化复合材料轴类零件，提高轴类零件的层间剪切强度和抗弯扭性能。

本发明提出采用微波固化复合材料轴类零件，可以实现复合材料轴类零件的快速成型固化，并可以取得良好的成型后力学性能。

发明内容

本发明的目的是针对现有的轴类零件采用热压罐固化成形时存在的一致性差、变形严重和成表周期长、能耗高等问题，发明一种基于微波加热技术的复合材料轴类零件的微波固化方法， 同时提供一种相应的固化装置。

本发明的技术方案之一是：

一种复合材料轴类零件的微波固化方法，其特征是：先将未固化的复合材料铺叠在涂刷了脱模剂的光滑芯模表面形成待固化的轴类零件，然后将待固化的轴类零件套装在真空袋中，并在零件边缘处粘贴导电胶带,在真空袋的两端用耐高温胶带密封，然后抽真空以便将待固化的轴类零件压实，再将压实后的待固化的轴类零件连同芯模一并放置到微波固化炉中，按照复合材料加热工艺设置微波固化炉加热参数,升温到树脂开始发生固化反应的温度后,开始保温,保温时间以保温结束后树脂完全固化为依据，加热固化复合材料轴类零件；待最终保温段结束，直接将轴类零件移出固化炉，在室外环境降温即可。

所述的芯模支撑在微波固化炉中的支撑装置上并与一能驱动其转动的驱动装置相连，以便在固化树脂粘度较低的复合材料轴类零件时驱动芯模在微波加热过程中单向或来回转动从而带动复合材料轴类零件来回转动达到均匀加热。如复合材料轴类零件的树脂粘度较高也可不转动，直接将真空袋压实的复合材料轴类零件放入微波场中固化。

抽真空后并静止至少30分钟以上不漏气才能放入微波固化炉加热固化。

所述的支撑和旋转机构均采用不反射微波的材料。

微波加热固化过程中保持真空度不变，加热结束后继续保持真空度直至微波固化炉内温度降至加热温度的60%以下时解除真空；真空度和抽真空时机可控。

本发明的技术方案之二是：

一种复合材料轴类零件的微波固化装置，它包括微波固化炉1、芯模6和抽真空装置，其特征是所述的芯模6的两端支承在位于微波固化炉1中的支撑装置7上，在芯模6上形成复合材料轴类零件4的位置处涂有脱模剂层13，在复合材料轴类零件4的表面加装有脱模布12、在脱模布的表面12设有带孔隔离膜11，在带孔隔离膜11的表面设有透气毡10，真空袋9套装在透气毡10上，真空袋9的两端通过高温胶带3固定在芯模3上，真空袋9通过抽真空管2与抽真空装置相连，在真空袋中或表面安装有测量加热温度的光纤传感器5，光纤传感器5与温控装置电气连接。

所述的真空袋9中的真空度可调，抽真空时机可控。

所述的芯模6连接有能驱动其单向或往复转动的驱动装置，以提高加热的均匀性，扩大所能使用的用于固化复合材料的树脂的粘度范围。

所述的驱动装置由驱动电机18和联轴器8组成，驱动电机14安装在微波固化炉外，联轴器的一端与驱动电机的输出轴相连，另一端与芯模伸出微波固化炉的一端相连。电动机不仅限于顺时针和逆时针各半圈进行交替匀速转动，还包括其他数值圈数的交替转动。

所述的轴类零件为等直径或带有多个轴肩。

本发明的有益效果：