[发明专利]一种用于复合材料原位固化的可拆卸电磁加热模具

说明书

一种用于复合材料原位固化的可拆卸电磁加热模具，本发明涉及一种电磁加热模具，本发明为了解决现有技术中模具内加热温度控制不均，效率较低和安全隐患问题，并且为了实现压力容器形状制品的缠绕原位固化成型工艺，它包括主轴夹持端、模具外壳和电磁线圈芯轴；模具外壳的一端与主轴夹持端固定连接，电磁线圈芯轴的固定端与模具外壳的另一端固定连接，且电磁线圈芯轴的加热部插装在模具外壳内。本发明属于复合材料加工领域。

技术领域

本发明涉及一种电磁加热模具，特别涉及一种用于复合材料原位固化的可拆卸电磁加热模具。本发明属于复合材料加工领域。

背景技术

纤维增强复合材料缠绕技术是一种树脂基纤维增强复合材料的成型方法，其将预先制备好的预浸丝或预浸带按照一定轨迹缠绕在芯模上，在缠绕的同时通过加热完成复合材料的原位固化，在缠绕结束后即可得到最终制品。对比传统的外加热固化工艺，针对其固化时间长，成本高，制品成型质量较低的问题，可以采用加热缠绕壳体内部金属芯模或内衬的方法实现正在缠绕的复合材料的原位固化成型，该工艺被称为模具内加热固化工艺。其优点是复合材料在内部热压作用下由内向外逐层固化，有利于树脂流动和气泡的排出，使材料更加密实。目前内加热固化工艺中常用加热方式有导热油加热、电阻加热、电磁感应加热等。在导热油加热或蒸汽加热时，一方面其模具表面温度均匀性无法保证，另一方存在导热油和蒸汽泄露的安全隐患；电阻加热存在热损失大，对环境温度影响大其需要经常维修，温度控制不稳定等问题。此外针对纤维增强复合材料缠绕技术经常应用的压力容器形状制件的制备，传统的内加热模具无法满足其保持制件完整的脱模要求，灵活性与适应性差。

发明内容

本发明为了解决现有技术中模具内加热温度控制不均，效率较低和安全隐患问题，并且为了实现压力容器形状制品的缠绕原位固化成型工艺，进而提供一种用于复合材料原位固化的可拆卸电磁加热模具。

本发明为解决上述问题而采用的技术方案是：

它包括主轴夹持端、模具外壳和电磁线圈芯轴；模具外壳的一端与主轴夹持端固定连接，电磁线圈芯轴的固定端与模具外壳的另一端固定连接，且电磁线圈芯轴的加热部插装在模具外壳内。

本发明的有益效果是：

本发明提供了一种电磁加热模具，主要针对压力容器形状壳体的缠绕成型，也可以用于管道缠绕，同时具有可拆卸的分体式结构，便于制品脱模与长度设计，保证可拆卸设计灵活性与整体刚度。利用封头分瓣单元的特殊角度设计来对各封头块进行径向的限位，楔形榫接结构与L形环槽的设计最大程度上同时保证了重复装配的简便性与连接强度。圆筒接续单元的设计使得模具的可拓展性与尺寸可调性强，连接简单稳固。芯模的各可拆卸部分均可从模具内部沿轴向取出，不会破坏缠绕制件，实现压力容器缠绕件原位固化后的快速完整脱模。在加热方式上，相比于现有的热油加热和电阻式加热芯模，电磁加热利用电磁感应的涡流效应让模具自身发热，热效率高，再通过均温手段让模具工作区温度均布，温度控制好，材料由内向外逐层固化，有利于树脂流动和气泡排出，降低制件的孔隙率，进而提高复合材料层间结合强度，提升制品力学性能，均温加热也可以减少制品成型的内应力，提高产品质量，同时模具与被加工材料进行间接或直接的换热，降低了高温度工艺生产条件下使用加热模具带来轴承养护成本及工作强度，减少设备故障率，安全性提高；本发明除适用于纤维增强热固性树脂基材料的原位固化成型外，还可用于辅助热塑性复合材料的原位固化成型；解决了传统方式下压力容器缠绕的内加热模具设计问题，提高成型质量和效率。

本申请整体有一侧为主动端夹持部分，内部装有轴承，再安装电磁加热线圈的左端夹持杆16，模具外壳2安装在夹持端法兰部分，另一端也通过法兰连接夹持端，还连有电滑环14为电磁线圈供电，电滑环14上配有温度传感器接口用于实时采集模具温度，便于控温。

本申请采用电磁线圈的加热方式，模具壳体2与左端夹持杆16之间不能存在支撑件，壳体连接和支撑依靠可拆卸零件间的法兰结构提供，同时因电磁加热线圈不能旋转，模具的夹持部分与左端夹持杆16采用内外分离的方案；