CN117207558B - 一种碳纤维复合材料加热固化设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及碳纤维复合材料加工技术领域，具体的是一种碳纤维复合材料加热固化设备，包括两个前后布置的支撑横柱，两个支撑横柱的上下两侧均固定连接有一个U型结构的加热支框，每个加热支框的左右两侧均设置有与之滑动配合的封闭框。本发明采用对加热板距离复合材料的间距进行调节的方式来控制复合材料加热固化的温度，同时复合材料的预热区域与散热区域也能够进行相应的调节，以增加复合材料固化成型效果，防止复合材料固化后其内部存在应力；此外本发明在复合材料固化前能够对浸渍的树脂进行刮匀与抚平，并将复合材料浸渍的多余的树脂刮除，进一步增加复合材料的固化成型效果。
Description
技术领域
本发明涉及碳纤维复合材料加工技术领域，具体的是一种碳纤维复合材料加热固化设备。
背景技术
碳纤维与母材（树脂等）组合后以复合材料的形态进行使用。碳纤维复合材料（以下简称复合材料）性能优异，具有强度高、比重小、比模显高、耐腐蚀性能优异等特点，是轻量化的关键材料，在航空航天、风电叶片、体育休闲、压力容器、汽车等领域广泛应用。
复合材料最常用的固化方式是将复合材料在树脂容器中进行浸渍，然后将其传送到加热装置中进行加热固化处理，上述复合材料的加热方式存在加热区域温度不稳定的情况，针对上述问题公开号为CN215063639U的实用新型专利公开了一种适用于固化碳纤维复合材料的固化炉，上述技术方案通过水流动力通过连接杆带动转动杆转动，进而可以带动承载框转动，从而对材料进行均匀受热固化。
上述技术方案虽然能够对加热炉的加热温度进行较为稳定的控制，但是复合材料进行加热固化前和加热固化后需要分别对其进行预热和散热的操作，同时不同的复合材料的预设与散热的时间均不相同，复合材料进行预热和散热能够消除其内部的应力，上述技术方案没有涉及该技术问题；此外复合材料浸渍树脂时会因树脂不均匀或者树脂浸渍过多而影响其固化效果。
发明内容
本发明采用以下技术方案来解决上述技术问题，一种碳纤维复合材料加热固化设备，包括两个前后布置的支撑横柱，两个支撑横柱的上下两侧均固定连接有一个U型结构的加热支框，每个加热支框内均连接有一个加热板，所述加热支框的前后两侧均开设有调节槽，加热板与调节槽竖直滑动配合，加热板的前端贯穿前侧的调节槽，两个加热板的前端均通过螺纹配合的方式与双向丝杆的一端连接，双向丝杆的端头通过丝杆支板转动连接在加热支框的前侧面，每个加热支框的左右两侧均设置有与之滑动配合的封闭框。
每个所述支撑横柱的左侧均固定连接有立板，两个立板之间固定连接有支撑轴，支撑轴的前后两端均贯穿立板，支撑轴的外侧转动连接有刮匀安装筒，刮匀安装筒的外侧沿其周向均匀安装有刮匀组件，两个立板之间且位于刮匀安装筒的上方安装有抚匀板；所述刮匀安装筒的前端设置有转动轮齿，转动轮齿的上方设置有与之相啮合的主动齿轮，主动齿轮安装在转动电机的输出轴上，转动电机锁定在前侧的立板上。
所述刮匀组件包括滑动贯穿刮匀安装筒的弹性伸缩柱，弹性伸缩柱位于刮匀安装筒外侧的一端安装有T型结构的刮匀板，弹性伸缩柱位于刮匀安装筒内的一端安装有导向弧板，支撑轴的外侧面且位于刮匀安装筒内部连接有轨迹板，且轨迹板位于刮匀安装筒的上部，导向弧板移动到轨迹板的位置时能够沿轨迹板的上侧面轨迹进行移动，以便刮匀板完成对复合材料粘附的树脂进行刮匀。
优选的，左侧的两个所述封闭框与右侧的两个所述封闭框之间均通过U型支架相连接，上侧的封闭框顶部均设置有随动板，加热支框的顶部对应每个随动板的位置均安装有位置支板，每个位置支板上均通过螺纹配合的方式连接有调节螺杆，调节螺杆下端与抚匀板转动连接，调节螺杆的末端转动连接在随动板上。
优选的，所述封闭框远离加热支框的一侧设置有隔离板，隔离板远离封闭框横向段的一端为伸缩调节结构，上侧的封闭框的顶部设置有排气扇。
优选的，所述调节槽的上下侧壁均设置有弹性伸缩结构的封闭块，封闭块远离调节槽侧壁的一端抵在加热板的侧面。
优选的，所述刮匀板的竖直段为倾斜状，刮匀板竖直段的侧面设置有凹槽。
优选的，所述抚匀板的上方分布有抚匀支撑板，抚匀支撑板的中部通过螺纹配合的方式连接有高度调节螺杆，抚匀板的顶部对称设置有限位柱，限位柱的上端穿过抚匀支撑板。
优选的，所述抚匀支撑板的两端滑动贯穿对应位置的立板，抚匀支撑板的其中一个端头与对应位置的立板之间设置有归位弹簧，所述刮匀安装筒的外侧面均匀安装有推送柱，且推送柱位于转动轮齿与刮匀板之间，抚匀支撑板的底部对应推送柱的位置设置有传动架。
优选的，所述推送柱远离刮匀安装筒的一端为梯形结构，传动架的下端也为梯形结构，且推送柱的梯形结构的斜面与传动架的梯形结构斜面相对。
优选的，后侧的所述立板的前侧面通过销轴与弧形清理板的一端转动连接，弧形清理板的另一端与回转弹簧的一端连接，回转弹簧的另一端安装在后侧的立板预设的凸板上。
优选的，所述支撑轴的中部为空心结构，轨迹板的下端贯穿支撑轴的空心结构，支撑轴的前端通过螺纹配合的方式连接有位置螺柱，位置螺柱的外侧面对应轨迹板的位置滑动套设有梯形随动板，且梯形随动板与支撑轴的空心结构滑动配合，轨迹板的底部为与梯形随动板斜面相配合的倾斜面，轨迹板的倾斜面与梯形随动板的斜面设置有相互配合的滑槽与滑块。
本发明的有益效果在于：一、本发明采用对加热板距离复合材料的间距进行调节的方式来控制复合材料加热固化的温度，同时复合材料的预热区域与散热区域也能够进行相应的调节，增加复合材料固化成型效果，防止复合材料固化后其内部存在应力；此外本发明在复合材料固化前能够对浸渍的树脂进行刮匀与抚平，并将复合材料浸渍的多余的树脂刮除，进一步增加复合材料的固化成型效果。
二、本发明通过对封闭框进行位置调节的方式来调整复合材料预热与降温的区域，通过转动调节螺杆能够带动封闭框在加热支框内进行滑动，使得封闭框形成的区域得到调节，同时封闭框外侧设置的隔离板能够进行封闭程度的调节，隔离板的伸缩调节结构距离复合材料越近，封闭框对其内部保持温度的效果越好。
三、本发明封闭框顶部设置的排气扇能够将复合材料加热固化产生的有毒气体抽取排放，同时通过排气扇的换气，使得加热板产生的热量更易覆盖封闭框的区域，增加封闭框预热与降温的效果。
四、本发明的导向弧板能够以轨迹板的上侧面的结构为导向，使得刮匀板对复合材料的下侧面树脂进行刮匀，并对多余的树脂进行刮除，此外轨迹板能够进行高度的调节，使得本发明能够针对浸渍树脂量不同的复合材料进行多余树脂的刮除。
五、本发明通过转动高度调节螺杆能够对抚匀板的高度进行调节，使得抚匀板针对厚度不同的复合材料上侧面的树脂进行抚匀，同时抚匀板还能够进行前后往复运动，进一步增加其对复合材料上侧面树脂的抚匀效果。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的第一结构示意图。
图2是本发明的第二结构示意图。
图3是本发明正向平面示意图。
图4是图3中A-A向剖视图。
图5是本发明去除支撑横柱与加热支框之后的结构示意图。
图6是图5中X处局部放大图。
图7是本发明去除支撑横柱与加热支框之后的侧向平面示意图。
图8是本发明支撑轴、刮匀安装筒与刮匀组件之间的正向剖视图。
图9是本发明立板、支撑轴、刮匀安装筒与刮匀组件之间的侧向剖视图。
图10是图9中Y处局部放大图。
图中：1、支撑横柱；2、加热支框；21、加热板；22、调节槽；221、封闭块；23、双向丝杆；24、丝杆支板；25、封闭框；26、随动板；27、位置支板；28、调节螺杆；29、隔离板；20、排气扇；3、立板；31、弧形清理板；32、回转弹簧；4、支撑轴；41、轨迹板；42、位置螺柱；43、梯形随动板；5、刮匀安装筒；51、转动轮齿；52、主动齿轮；53、转动电机；54、推送柱；6、刮匀组件；61、弹性伸缩柱；62、刮匀板；63、导向弧板；7、抚匀板；71、抚匀支撑板；72、高度调节螺杆；73、限位柱；74、归位弹簧；75、传动架。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参阅图1-图4，一种碳纤维复合材料加热固化设备，包括两个前后布置的支撑横柱1，两个支撑横柱1的上下两侧均固定连接有一个U型结构的加热支框2，每个加热支框2内均连接有一个加热板21，加热支框2的前后两侧均开设有调节槽22，加热板21与调节槽22竖直滑动配合，加热板21的前端贯穿前侧的调节槽22，两个加热板21的前端均通过螺纹配合的方式与双向丝杆23的一端连接，双向丝杆23的端头通过丝杆支板24转动连接在加热支框2的前侧面，每个加热支框2的左右两侧均设置有与之滑动配合的封闭框25，本发明用于在复合材料浸渍树脂后，将树脂进行加热固化，具体的，通过外部的放卷机械控制碳纤维材料传导到盛放树脂的容器内，然后复合材料穿过加热支框2，并通过收卷机将复合材料的自由端进行收卷，加热支框2内的加热板21能够将浸渍树脂的复合材料进行加热固化；由于不同厚度与不同原料比例的复合材料所需的加热温度不同，因此本发明通过调节加热板21的位置来调节复合材料的加热温度，通过转动双向丝杆23能够带动两个加热板21进行同步外扩或者内收，进而保证复合材料上下两侧的加热温度相同，增加本发明对复合材料的加热效果。
需要说明的是，本发明双向丝杆23的转动可以通过人工转动也可以通过电机驱动双向丝杆23进行转动。
参阅图1，由于复合材料在加热固化之前需要对其进行预热，并在复合材料加热固化完成后将其缓慢降温，防止复合材料固化过程中其内部存在内应力，本发明通过对封闭框25进行位置调节的方式来调整复合材料预热与降温的区域，左侧的两个封闭框25与右侧的两个封闭框25之间均通过U型支架相连接，上侧的封闭框25顶部均设置有随动板26，加热支框2的顶部对应每个随动板26的位置均安装有位置支板27，每个位置支板27上均通过螺纹配合的方式连接有调节螺杆28，调节螺杆28的末端转动连接在随动板26上，通过转动调节螺杆28带动封闭框25在加热支框2内进行滑动。需要说明的是，本发明复合材料为从左向右移动，因此左侧的封闭框25所覆盖的区域为复合材料的预热区域，右侧的封闭框25所覆盖的区域为复合材料的降温区域。
继续参阅图1，封闭框25远离加热支框2的一侧设置有隔离板29，隔离板29远离封闭框25横向段的一端为伸缩调节结构，隔离板29的伸缩调节结构能够对封闭框25的开口量进行调节，隔离板29的伸缩调节结构距离复合材料越近，封闭框25对其内部保持温度的效果越好，封闭框25上侧的封闭框25的顶部设置有排气扇20，排气扇20能够将复合材料加热固化产生的有毒气体抽取排放，同时通过排气扇20的换气，使得加热板21产生的热量更易覆盖封闭框25的区域，增加封闭框25预热与降温的效果。
参阅图3-图4，为了防止加热板21产生热量从调节槽22的位置流失，调节槽22的上下侧壁均设置有弹性伸缩结构的封闭块221，封闭块221远离调节槽22侧壁的一端抵在加热板21的侧面，加热板21进行上下位置调节时封闭块221在其自身弹力的作用下始终抵在加热板21的侧面。
参阅图1和图5，每个支撑横柱1的左侧均固定连接有立板3，两个立板3之间固定连接有支撑轴4，支撑轴4的前后两端均贯穿立板3，支撑轴4的外侧转动连接有刮匀安装筒5，刮匀安装筒5的外侧沿其周向均匀安装有刮匀组件6，两个立板3之间且位于刮匀安装筒5的上方安装有抚匀板7；刮匀安装筒5的前端设置有转动轮齿51，转动轮齿51的上方设置有与之相啮合的主动齿轮52，主动齿轮52安装在转动电机53的输出轴上，转动电机53锁定在前侧的立板3上，刮匀组件6与抚匀板7能够分别对浸渍树脂的复合材料的上下侧面进行刮匀，从而增加复合材料加热固化的效果，通过转动电机53的转动带动刮匀安装筒5在支撑轴4上进行转动，进而刮匀安装筒5上的刮匀组件6对复合材料的下侧面上的树脂进行刮匀，此时在抚匀板7的阻挡作用下，复合材料的上侧面的树脂也能够得到抚匀。
参阅图8，刮匀组件6包括滑动贯穿刮匀安装筒5的弹性伸缩柱61，弹性伸缩柱61位于刮匀安装筒5外侧的一端安装有T型结构的刮匀板62，弹性伸缩柱61位于刮匀安装筒5内的一端安装有导向弧板63，支撑轴4的外侧面且位于刮匀安装筒5内部连接有轨迹板41，且轨迹板41位于刮匀安装筒5的上部，导向弧板63移动到轨迹板41的位置时能够沿轨迹板41的上侧面进行移动，以便刮匀板62对复合材料粘附的树脂进行刮匀，刮匀组件6采用转动式刮动的方式对复合材料的下侧面进行树脂的刮匀处理，且刮匀组件6的转动方向与复合材料传送方向相反，增加其对复合材料下侧面树脂的刮匀效果，具体的，当复合材料传送过程中，控制刮匀安装筒5进行转动，此时刮匀板62随之同步转动，当导向弧板63转动到轨迹板41的位置时，导向弧板63能够贴在轨迹板41的上侧面并以轨迹板41的结构为导向，使得刮匀板62对复合材料的下侧面树脂进行刮匀，且对多余的树脂进行刮除。
需要说明的是，参阅图7-图8，刮匀板62的竖直段为倾斜状，刮匀板62竖直段对应复合材料传送方向的侧面设置有凹槽；刮匀板62竖直段的倾斜状结构使得其能够将复合材料下侧面的树脂向一侧刮动，增加复合材料下侧面的树脂的刮匀程度，刮匀板62竖直段的凹槽用于存放刮下的多余的树脂；针对刮匀板62竖直段凹槽内多余的树脂，本发明采用弧形清理板31进行清理，防止刮匀板62多余的树脂影响其后期刮匀效果，弧形清理板31的具体设置结构为：后侧的立板3的前侧面通过销轴与弧形清理板31的一端转动连接，弧形清理板31的另一端与回转弹簧32的一端连接，回转弹簧32的另一端安装在后侧的立板3预设的凸板上，当刮匀板62转动到刮匀安装筒5左下侧位置时，刮匀板62与弧形清理板31接触，刮匀板62上多余的树脂能够被弧形清理板31清理干净，进行清理过程中刮匀板62会将弧形清理板31的上端推动，防止弧形清理板31阻碍刮匀板62的转动。
参阅图8-图10，由于不同的复合材料其需要浸渍树脂的量各不相同，因此需要通过轨迹板41对刮匀板62的位置进行调节，支撑轴4的中部为空心结构，轨迹板41的下端贯穿支撑轴4的空心结构，支撑轴4的前端通过螺纹配合的方式连接有位置螺柱42，位置螺柱42的外侧面对应轨迹板41的位置滑动套设有梯形随动板43，且梯形随动板43与支撑轴4的空心结构滑动配合，轨迹板41的底部为与梯形随动板43斜面相配合的倾斜面，轨迹板41的倾斜面与梯形随动板43的斜面设置有相互配合的滑槽与滑块，通过人工转动位置螺柱42能够调节梯形随动板43的前后位置，梯形随动板43通过斜面配合的方式带动轨迹板41进行高度调节，进而导向弧板63与轨迹板41接触时能够对刮匀板62的刮匀位置进行调节。
参阅图7，由于不同的复合材料的厚度不一，因此需要对抚匀板7的高度进行调节，抚匀板7的上方分布有抚匀支撑板71，抚匀支撑板71的中部通过螺纹配合的方式连接有高度调节螺杆72，高度调节螺杆72下端与抚匀板7转动连接，抚匀板7的顶部对称设置有限位柱73，限位柱73的上端穿过抚匀支撑板71，通过转动高度调节螺杆72能够对抚匀板7的高度进行调节。
参阅图5-图6，本发明采用将抚匀板7进行前后往复移动的方式来增加复合材料上侧面树脂的抚匀效果，抚匀支撑板71的两端滑动贯穿对应位置的立板3，抚匀支撑板71的其中一个端头与对应位置的立板3之间设置有归位弹簧74，刮匀安装筒5的外侧面均匀安装有推送柱54，且推送柱54位于转动轮齿51与刮匀板62之间，抚匀支撑板71的底部对应推送柱54的位置设置有传动架75；推送柱54远离刮匀安装筒5的一端为梯形结构，传动架75的下端也为梯形结构，且推送柱54的梯形结构的斜面与传动架75的梯形结构斜面相对，具体的，当刮匀安装筒5转动时带动推送柱54同步转动，推送柱54能够通过传动架75带动抚匀支撑板71向后移动，推送柱54与抚匀支撑板71分离时，抚匀支撑板71在归位弹簧74的作用下回复到初始位置，进而实现抚匀板7的前后往复运动。
尽管已经展示和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种碳纤维复合材料加热固化设备，包括两个前后布置的支撑横柱(1)，两个支撑横柱(1)的上下两侧均固定连接有一个U型结构的加热支框(2)，每个加热支框(2)内均连接有一个加热板(21)，其特征在于，所述加热支框(2)的前后两侧均开设有调节槽(22)，加热板(21)与调节槽(22)竖直滑动配合，加热板(21)的前端贯穿前侧的调节槽(22)，两个加热板(21)的前端均通过螺纹配合的方式与双向丝杆(23)的一端连接，双向丝杆(23)的端头通过丝杆支板(24)转动连接在加热支框(2)的前侧面，每个加热支框(2)的左右两侧均设置有与之滑动配合的封闭框(25)；
每个所述支撑横柱(1)的左侧均固定连接有立板(3)，两个立板(3)之间固定连接有支撑轴(4)，支撑轴(4)的前后两端均贯穿立板(3)，支撑轴(4)的外侧转动连接有刮匀安装筒(5)，刮匀安装筒(5)的外侧沿其周向均匀安装有刮匀组件(6)，两个立板(3)之间且位于刮匀安装筒(5)的上方安装有抚匀板(7)；所述刮匀安装筒(5)的前端设置有转动轮齿(51)，转动轮齿(51)的上方设置有与之相啮合的主动齿轮(52)，主动齿轮(52)安装在转动电机(53)的输出轴上，转动电机(53)锁定在前侧的立板(3)上；
所述刮匀组件(6)包括滑动贯穿刮匀安装筒(5)的弹性伸缩柱(61)，弹性伸缩柱(61)位于刮匀安装筒(5)外侧的一端安装有T型结构的刮匀板(62)，弹性伸缩柱(61)位于刮匀安装筒(5)内的一端安装有导向弧板(63)，支撑轴(4)的外侧面且位于刮匀安装筒(5)内部连接有轨迹板(41)，且轨迹板(41)位于刮匀安装筒(5)的上部，导向弧板(63)移动到轨迹板(41)的位置时能够沿轨迹板(41)的上侧面轨迹进行移动，以便刮匀板(62)完成对复合材料粘附的树脂进行刮匀；
后侧的所述立板(3)的前侧面通过销轴与弧形清理板(31)的一端转动连接，弧形清理板(31)的另一端与回转弹簧(32)的一端连接，回转弹簧(32)的另一端安装在后侧的立板(3)预设的凸板上；
所述支撑轴(4)的中部为空心结构，轨迹板(41)的下端贯穿支撑轴(4)的空心结构，支撑轴(4)的前端通过螺纹配合的方式连接有位置螺柱(42)，位置螺柱(42)的外侧面对应轨迹板(41)的位置滑动套设有梯形随动板(43)，且梯形随动板(43)与支撑轴(4)的空心结构滑动配合，轨迹板(41)的底部为与梯形随动板(43)斜面相配合的倾斜面，轨迹板(41)的倾斜面与梯形随动板(43)的斜面设置有相互配合的滑槽与滑块。
2.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料加热固化设备，其特征在于，左侧的两个所述封闭框(25)与右侧的两个所述封闭框(25)之间均通过U型支架相连接，上侧的封闭框(25)顶部均设置有随动板(26)，加热支框(2)的顶部对应每个随动板(26)的位置均安装有位置支板(27)，每个位置支板(27)上均通过螺纹配合的方式连接有调节螺杆(28)，调节螺杆(28)的末端转动连接在随动板(26)上。
3.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料加热固化设备，其特征在于，所述封闭框(25)远离加热支框(2)的一侧设置有隔离板(29)，隔离板(29)远离封闭框(25)横向段的一端为伸缩调节结构，上侧的封闭框(25)的顶部设置有排气扇(20)。
4.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料加热固化设备，其特征在于，所述调节槽(22)的上下侧壁均设置有弹性伸缩结构的封闭块(221)，封闭块(221)远离调节槽(22)侧壁的一端抵在加热板(21)的侧面。
5.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料加热固化设备，其特征在于，所述刮匀板(62)的竖直段为倾斜状，刮匀板(62)竖直段的侧面设置有凹槽。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种碳纤维复合材料加热固化设备，其特征在于，所述抚匀板(7)的上方分布有抚匀支撑板(71)，抚匀支撑板(71)的中部通过螺纹配合的方式连接有高度调节螺杆(72)，高度调节螺杆(72)下端与抚匀板(7)转动连接，抚匀板(7)的顶部对称设置有限位柱(73)，限位柱(73)的上端穿过抚匀支撑板(71)。
7.根据权利要求6所述的一种碳纤维复合材料加热固化设备，其特征在于，所述抚匀支撑板(71)的两端滑动贯穿对应位置的立板(3)，抚匀支撑板(71)的其中一个端头与对应位置的立板(3)之间设置有归位弹簧(74)，刮匀安装筒(5)的外侧面均匀安装有推送柱(54)，且推送柱(54)位于转动轮齿(51)与刮匀板(62)之间，抚匀支撑板(71)的底部对应推送柱(54)的位置设置有传动架(75)。
8.根据权利要求7所述的一种碳纤维复合材料加热固化设备，其特征在于，所述推送柱(54)远离刮匀安装筒(5)的一端为梯形结构，传动架(75)的下端也为梯形结构，且推送柱(54)的梯形结构的斜面与传动架(75)的梯形结构斜面相对。
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