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1.1工藝原理

將碳纖維預(yù)浸料按鋪層要求鋪放于模具上，將毛坯密封在真空袋后放置于碳纖維熱壓罐中。在真空狀態(tài)下，經(jīng)過熱壓罐設(shè)備升溫、加壓、保溫、降溫和卸壓等程序，利用熱壓罐內(nèi)同時(shí)提供的均勻溫度和均布壓力實(shí)現(xiàn)固化，從而可以形成表面與內(nèi)部質(zhì)量高、形狀復(fù)雜、面積巨大的碳纖維復(fù)合材料制件。

1.2工藝發(fā)展

熱壓罐工藝是針對第二代復(fù)合材料的生產(chǎn)而研制開發(fā)的工藝，形成于20世紀(jì)40年代，一直到60年代才逐步得到推廣使用，后來廣泛應(yīng)用于航空航天、復(fù)合材料、電子、兵器、交通、體育裝備和新型能源等高新技術(shù)領(lǐng)域，尤其是在各種蒙皮類零件的生產(chǎn)中發(fā)揮出了巨大的作用，現(xiàn)已成為一種成熟的工藝。由熱壓罐工藝生產(chǎn)的復(fù)合材料制品占整個(gè)復(fù)合材料制品產(chǎn)量的50%以上，在航空航天領(lǐng)域的比重更是高達(dá)80%以上。目前，熱壓罐工藝作為碳纖維復(fù)合材料構(gòu)件的成型方法之一，也被許多碳纖維復(fù)合材料零部件生產(chǎn)廠家大量使用

熱壓罐是一種針對聚合物基復(fù)合材料成型工藝特點(diǎn)的工藝設(shè)備，使用熱壓罐成型是制造連續(xù)纖維增強(qiáng)熱固性復(fù)合材料制件的主要方法，適用于先進(jìn)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)、蜂窩夾層結(jié)構(gòu)及金屬或復(fù)合材料膠接結(jié)構(gòu)的成型中。一般具有溫度和壓力控制精度高、結(jié)構(gòu)安全可靠、系統(tǒng)穩(wěn)定性好、能耗低、操作和維護(hù)簡單等優(yōu)點(diǎn)，能實(shí)現(xiàn)模塊化和系列化，可滿足不同領(lǐng)域、不同工藝和不同規(guī)格的需求。

設(shè)備組成

作為針對碳纖維復(fù)合材料固化的系統(tǒng)設(shè)備，碳纖維熱壓罐能實(shí)現(xiàn)溫度、壓力、真空、冷卻、循環(huán)等工藝參數(shù)時(shí)序化、實(shí)時(shí)在線控制。該設(shè)備包括以下幾個(gè)組成部分：

（1）整體結(jié)構(gòu)：由罐體、罐門機(jī)構(gòu)、高溫電機(jī)、風(fēng)道板隔熱層等形成一個(gè)耐高壓、高溫的罐體。

（2）安全聯(lián)鎖裝置：由壓力自動(dòng)聯(lián)鎖、手動(dòng)聯(lián)鎖、超高壓報(bào)警裝置組成。

（3）快開門裝置：手動(dòng)電動(dòng)兩用快開門設(shè)計(jì)，停電時(shí)能正常開啟關(guān)閉罐門；

(4）密封裝置：罐門采用硅膠充氣式密封，耐高壓。

（5）壓力系統(tǒng)：由壓縮機(jī)、儲(chǔ)氣罐、壓力控制閥、管路、壓力變送器和壓力表等組成壓力傳送與控制系統(tǒng)，罐內(nèi)壓力可達(dá)1.5-2.5MPa，誤差不大于0.05MPa，設(shè)有安全防爆裝置。

（6）加熱系統(tǒng)：由不銹鋼電熱管、高溫風(fēng)機(jī)、風(fēng)道板、隔熱層、溫控系統(tǒng)組成，加熱功率滿足腔體的最高溫度要求及升溫速率的要求。

（7）溫度循環(huán)系統(tǒng)：由循環(huán)風(fēng)機(jī)、導(dǎo)風(fēng)板、導(dǎo)流罩組成，加速熱流傳導(dǎo)和循環(huán)，形成均勻溫度場。

（8）真空系統(tǒng)：由真空泵、管路、真空表和真空閥組成，給封裝的復(fù)合材料預(yù)制件提供真空條件，要求有多個(gè)真空管接頭滿足成型工藝要求。

（9）自動(dòng)控制系統(tǒng)：采用PLC控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對壓力、溫度、冷卻等工藝參數(shù)的全程高精度控制與實(shí)時(shí)記錄。