[发明专利]一种利用微波加热吸波材料模具固化复合材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料制造技术领域，特别是涉及一种利用微波加热吸波材料模具固化复合材料的方法。

背景技术

微波具有加热速度快、加热均匀、穿透性强、选择性加热、热惯性小等优点，将微波技术应用于复合材料固化领域，能显著减少固化时间，降低生产成本，获得优异的制品性能，具有巨大的发展潜力。

国内外已在复合材料固化领域展开了大量研究，并取得了丰硕的成果。但这些研究存在一个共同的特征，复合材料均是直接暴露于微波场中完成固化。微波具有体积加热的特点，利用此方法固化时复合材料各部位在微波场的作用下同时升温，加热速度快且加热均匀。但存在一个不足，对于碳纤维等高电导率的复合材料，由于其在微波场中存在打火现象，在复合材料的局部区域瞬间形成高温而使树脂发生过烧现象，因此无法采用此方法完成碳纤维等复合材料的固化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的现状，而提供能继承微波快速均匀加热优点的一种利用微波加热吸波材料模具固化复合材料的方法，该方法不仅适用于玻璃纤维等低电导率复合材料的固化，而且适用于碳纤维等高电导率的复合材料的固化，解决了碳纤维因在微波场中打火而无法采用微波固化的问题。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种利用微波加热吸波材料模具固化复合材料的方法，该方法为将吸波材料模具置于微波场中，利用微波快速均匀加热的特点，使吸波材料模具在微波场中迅速升温，产生的热量以热传导的方式传递给吸波材料模具中的复合材料，从而使复合材料快速升温而固化。

为优化上述技术方案，采取的措施还包括：

上述的吸波材料模具包括相配合的上吸波材料模具和下吸波材料模具，并且该吸波材料模具配设有硬质模具，硬质模具包括配合上吸波材料模具并与上吸波材料模具一起构成整体上模具的上硬质模具和配合下吸波材料模具并与下吸波材料模具一起构成整体下模具的下硬质模具，整体上模具和整体下模具相配合构成整体模具。

上述的硬质模具采用透波材料制成。

上述方法的过程如下：

a)：将上吸波材料模具贴敷于上硬质模具内形成整体上模具，下吸波材料模具贴敷于下硬质模具内形成整体下模具，并同时在上吸波材料模具的内侧和下吸波材料模具的内侧铺敷一层聚四氟薄膜；

b)：按照设计的铺层顺序在整体下模具下吸波材料模具的聚四氟薄膜上完成复合材料铺层的铺敷，然后将整体上模具与整体下模具对合；

c)：将由整体上模具和整体下模具形成的内部铺敷有待固化复合材料结构的整体模具包裹于真空袋中，放置于微波设备的微波场内；

d)：按照工艺要求设置吸波材料模具经微波加热所要达到的温度值，设置微波设备的功率值，开启微波设备，启动抽真空装置；

e)：根据复合材料固化的具体的工艺，设定不同阶段吸波材料模具的温度值及微波设备的功率值，最终完成复合材料的固化。

上述吸波材料模具内部埋放有温度传感装置，该温度传感装置线路连接有控制系统，并且该控制系统程序控制微波设备和抽真空装置。

上述的温度传感装置为光纤温度传感器，该光纤温度传感器将检测到的吸波材料模具的测量温度值电信号实时反馈给控制系统，控制系统将光纤温度传感器反馈的测量温度值与自身内部设定的设定温度值进行运算比较处理后输出控制信号控制微波设备的微波发射器电源的通断，从而实现吸波材料模具在加热过程中温度参数的控制。

上述的控制系统至少包括起主控运算处理作用并发出控制指令信号的主控制模块以及均与主控制模块线路相连的显示模块和设定模块；光纤温度传感器、微波设备以及抽真空装置均与主控制模块信号电连接。

上述的显示模块能经主控制模块信号输出实时显示吸波材料模具的测量温度值以及微波设备和抽真空装置的工作状态及工作时间参数，并能显示设定模块当前发出的设定指令。

上述的设定模块通过输入设定指令信号给主控制模块设定不同阶段吸波材料模具的温度值及微波设备的功率值。

上述的控制系统控制微波设备微波发射器电源通断的方法为当测量温度低于设定温度时，控制系统控制微波发射器处于连通状态，当测量温度高于设定温度时，控制系统控制微波发射器处于断开状态。