[发明专利]一种具有梯度热场的渐进式固化装置及方法

说明书

一种具有梯度热场的渐进式固化装置，包括压力罐、芯模、缠绕体、第一导热油、第二导热油、第一循环控温装置和第二循环控温装置；压力罐内填充有第二导热油，芯模浸没在第二导热油中，缠绕体缠绕设置在芯模上；芯模为中空密封芯模，芯模内设置有第一导热油；第一循环控温装置与压力罐内部连通，第二循环控温装置与芯模内部连通。本发明能使预浸胶布带缠绕体的固化过程由内而外逐渐进行，树脂中的挥发分都有机会和足够的时间被抽出，借助压力罐的压力可使尚未固化的部分能够及时的填充酚醛树脂固化过程中的体积收缩，从而避免产品出现气泡和分层的缺陷。

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，特别涉及一种具有梯度热场的渐进式固化装置及方法。

背景技术

厚壁湿法布带缠绕件在固化过程中极易出现层间开裂的问题，虽然之前有许多人专门对此进行研究，但仍没有很好地解决。究其原因是火箭喷管和再入式弹头的防热结构都需要使用耐热性和残碳率较高的酚醛树脂，由于固化过程中会有较大量的挥发性小分子产物释放出来并裹挟树脂一起流出，酚醛树脂的体积会发生收缩，当采用等温固化时缠绕体内外几乎是同时进行固化的，部分挥发性小分子的逃逸通道可能会被周围固化的树脂封闭而形成气泡，也可能会出现外侧先行固化后不能向内收缩填充内侧固化造成的收缩而出现分层；还可能因吸胶棉用的过多和工艺参数不当造成过多的胶液被吸出，导致因缺胶而出现分层。虽然人们也尝试过采用由内而外加热的芯模固化，也因为热量在缠绕体上传递所消耗的时间远小于固化反应需要的时间，而没有实质效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有可控温度梯度热场的渐进式固化装置及方法，以解决针对大型喷管扩散段因酚醛在固化过程中的收缩率较大和现有固化过程加热方式存在的问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种具有梯度热场的渐进式固化装置，包括压力罐、芯模、缠绕体、第一导热油、第二导热油、第一循环控温装置和第二循环控温装置；压力罐内填充有第二导热油，芯模浸没在第二导热油中，缠绕体缠绕设置在芯模上；芯模为中空密封芯模，芯模内设置有第一导热油；第一循环控温装置与压力罐内部连通，第二循环控温装置与芯模内部连通。

进一步的，第一循环控温装置包括温控器、第一油泵、储液桶和储能罐；储液桶的底部连接出液管，出液管分为两路，一路连接第一油泵，第一油泵连接温控器，温控器连接压力罐底部；另一路分为三路，一路连接储能罐，一路连接储液桶顶部，另一路连接压力罐顶部；第一油泵和温控器之间的管路与连接压力罐顶部的管路连通。

进一步的，第一油泵和储液桶出液管之间设置有第二油泵和第一阀门。

进一步的，连接到储能罐的管路上设置有高压泵和单向阀；连接储液桶顶部的管路上设置有稳压阀；连接压力罐顶部的管路上设置有第一阀门。

进一步的，第二循环控温装置包括温控器、储油槽、出油管和进油管；储油槽设置在压力罐外侧；进油管的两端分别连通芯模和储油槽；出油管的两端分别连通芯模和热装置储油槽；温控器设置在进油管上。

进一步的，进油管和出油管上均设置有油泵和抽油油泵。

进一步的，芯模的顶部采用吸胶棉包裹，并在最顶部设有抽气管；芯模的下端设置有保温材料；抽气管上设置有真空泵和抽气阀，抽气阀另一端的管道与压力罐内侧相连。

进一步的，缠绕体外侧包裹有耐热塑料薄膜，芯模内设置油位传感器。

进一步的，压力罐顶部为半球形盖门，半球形盖门和压力罐密封连接形成密封罐体。半球形盖门与压力罐之间设有密封圈。

进一步的，一种具有梯度热场的渐进式固化方法，包括以下步骤：

将密封隔离处理好的缠绕体安置在压力罐内，并关闭所有阀门给压力罐加压；