CN117507412B - 一种碳纤维成型用热压罐 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碳纤维成型用热压罐，涉及热压罐加工技术领域，包括罐体，罐体内设置固化仓，固化仓的底部设置若干块加热板一，每块加热板一均可以独立加热，固化仓的侧壁上设置机械臂杆一和机械臂杆二，机械臂杆一的一端固定连接在固化仓的内壁，另一端与机械臂杆二轴承连接，机械臂杆二的端部固定连接加热板二，比较传统热压罐，本实施方式中的罐体将原6‑8h生产工艺缩短至2h，传统热压罐采用空气控温，需配置加压系统、空气循环系统、加热系统、冷却系统等多重装置，本实施方式中的罐体采用模具控温，通过加热板直接传热模具加工产品，减少了罐体内的结构数量。

Description

一种碳纤维成型用热压罐

技术领域

本发明涉及热压罐加工技术领域，具体为一种碳纤维成型用热压罐。

背景技术

作为复合材料制件主要生产设备的热压罐，是一个具有整体加热系统的大塑压为容器、鼻塑热压菌的结构，由于热压罐是一个压力容器，因此它常见的结构是一端封闭，另一端开门的圆柱体，为先进复合材料产品的压实和固化提供必要的热量和压力，通常情况下，复合材料制件的尺寸很大，因此热压罐必须更大。

碳纤维具有非常高的力学性能，整个的材料度性能高，密度低，通过碳纤维材料制作的产品在很多领域中得到了非常好的应用，热压成型工艺是比较常见的一种碳纤维成型工艺，主要是通过热加工完成产品的生产，这也是很多碳纤维制品常用的生产成型工艺，先把碳纤维材料在道具上完成插叠，然后进行真空袋封装送入热压罐内，给到真空环境，然后再给到温度，使得碳纤维制品在热压罐内完成产品的固化。

通过热压罐成型的碳纤维制品，内部的树脂含量均匀，力学性能更好，整体的精密性也更好，热压罐成型整个的生产成本会高一些，但是产品质量也会好一些，这也是很多高精密产品上面常用的一种生产工艺。

热压罐里面的压力和温度对于碳纤维成型固化有很大影响，包括碳纤维制品内部的固化成型程度，后期是否有分层，目前的热压罐的缺点在于加热时间过长，能耗过大，过长时间的加热，使得热压罐加工的试错成本增加。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳纤维成型用热压罐，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种碳纤维成型用热压罐，包括罐体，所述罐体的一侧设置罐盖装置，所述罐盖装置上设置摆动装置，所述罐体内设置固化仓，所述固化仓的底部设置两条滑轨，每条所述滑轨上均设置主动滑块和辅助滑块，所述主动滑块上设置电机一，所述主动滑块和辅助滑块的顶部固定安装承载板。

根据上述技术方案，所述固化仓与罐体之间设置气流道，所述气流道连接存储仓；

所述固化仓与气流道之间设置电控阀门一，所述存储仓的顶部区域与气流道之间设置电控阀门二。

根据上述技术方案，所述存储仓的底部区域与气流道之间设置电控阀门三，所述存储仓的中间区域设置若干根冷却管，所述冷却管均连接电机二。

根据上述技术方案，所述固化仓的底部沿着承载板的移动方向设置若干块加热板一，每块所述加热板一均可以独立加热。

根据上述技术方案，所述固化仓的侧壁上设置机械臂杆一和机械臂杆二，所述机械臂杆一的一端固定连接在固化仓的内壁，另一端与机械臂杆二轴承连接，所述机械臂杆二的端部固定连接加热板二。

根据上述技术方案，所述机械臂杆二为伸缩杆。

根据上述技术方案，所述罐体上设置密封进汽口、安全联锁口和压力表口，所述密封进汽口与气流道连接，所述密封进汽口上设置电控阀门四，所述压力表口上设置压力表，所述罐体上还设置压力传感器接口和安全阀接口。

根据上述技术方案，所述罐体上设置热电偶接口，所述气流道的顶部区域设置加热丝，所述加热丝与热电偶接口连接；

所述罐体上设置真空接口。

根据上述技术方案，所述罐体的一侧设置接线柱口，所述接线柱口的上方设置泄压口，所述接线柱口的下方设置加压口；

所述罐体的底部设置排污口。

根据上述技术方案，还包括电器控制系统，所述电器控制系统由触摸屏和PLC以及控制元器件组成，为热压罐提供压力和温度控制工艺，所述触摸屏与罐体不连接。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明，通过设置有加热板一和加热板二，比较传统热压罐，本实施方式中的罐体将原6-8h生产工艺缩短至2h，传统热压罐采用空气控温，需配置加压系统、空气循环系统、加热系统、冷却系统等多重装置，本实施方式中的罐体采用模具控温，通过加热板直接传热模具加工产品，减少了罐体内的结构数量。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的整体正面结构示意图；

图2是本发明的整体侧面结构示意图；

图3是本发明的罐体表面结构示意图；

图4是本发明的罐体内部结构示意图；

图5是本发明的罐体内部三维结构示意图；

图中：1、摆动装置；2、罐盖装置；3、密封进汽口；4、安全联锁口；5、压力表口；6、压力传感器接口；7、安全阀接口；8、热电偶接口；9、真空接口；10、排污口；11、泄压口；12、加压口；13、接线柱口；14、罐体；15、滑轨；16、主动滑块；17、辅助滑块；18、电机一；19、固化仓；20、气流道；21、电控阀门一；22、电控阀门二；23、存储仓；24、电控阀门三；25、冷却管；26、加热板一；27、机械臂杆一；28、机械臂杆二；29、加热板二；30、承载板；31、电机二；32、加热丝；33、导流板。

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。

请参阅图1-5，本发明提供技术方案：一种碳纤维成型用热压罐，包括罐体14，罐体14是可以承受一定压力和温度的热压罐罐体，罐体14配套电器控制系统，电气控制系统由触摸屏和PLC以及控制元器件组成，为热压罐提供压力和温度控制工艺，触摸屏与罐体14不连接，罐体14的一侧设置罐盖装置2，罐盖装置2上设置摆动装置1，通过摆动装置1实现对罐盖装置2的调节，继而可以完成罐体14的快速打开和关闭，罐体14内设置固化仓19，固化仓19的底部设置两条滑轨15，每条滑轨15上均设置主动滑块16和辅助滑块17，主动滑块16上设置电机一18，主动滑块16和辅助滑块17的顶部固定安装承载板30。

罐体14外的区域安装框架，一是起到装饰的作用，二是集成了触摸屏和操作阀门。

固化仓19与罐体14之间设置气流道20，气流道20连接存储仓23；

固化仓19与气流道20之间设置电控阀门一21，存储仓23的顶部区域与气流道20之间设置电控阀门二22。

存储仓23的底部区域与气流道20之间设置电控阀门三24，电控阀门三24为三通阀门，连接固化仓19、气流道20和存储仓23，电控阀门三24可以将气流道20内的气流导入固化仓19，也可以将存储仓23内的气流导入固化仓19，存储仓23的中间区域设置若干根冷却管25，冷却管25均连接电机二31。

固化仓19的底部沿着承载板30的移动方向设置若干块加热板一26，每块加热板一26均可以独立加热。

固化仓19的侧壁上设置机械臂杆一27和机械臂杆二28，机械臂杆一27的一端固定连接在固化仓19的内壁，另一端与机械臂杆二28轴承连接，机械臂杆二28的端部固定连接加热板二29。

机械臂杆二28为伸缩杆。

罐体14上设置密封进汽口3、安全联锁口4和压力表口5，密封进汽口3与气流道20连接，在密封进汽口3上设置电控阀门四，在紧急情况下，可以通过打开电控阀门四，对罐体14进行降压，同时通过电控阀门四可以单独控制气流道20内的温度，压力表口5上设置压力表，罐体14上还设置压力传感器接口6和安全阀接口7。

罐体14上设置热电偶接口8，气流道20的顶部区域设置加热丝32，加热丝32与热电偶接口8连接；

罐体14上设置真空接口9。

罐体14的一侧设置接线柱口13，接线柱口13的上方设置泄压口11，接线柱口13的下方设置加压口12；

罐体14的底部设置排污口10，用作清洗时排水。

罐体14配套尺寸合适的模具，碳纤维复合材料贴合于模具，在罐体14内加热成型。

固化仓19内在电控阀门三24的顶部区域设置导流板33，用于导流电控阀门三24排出的气流。

碳纤维成型的步骤是，通过摆动装置1先将罐盖装置2打开，通过触摸屏控制电机一18运动，电机一18驱动主动滑块16沿着滑轨15朝向罐盖装置2的方向移动，带动承载板30移动，将模具放置在承载板30上，再通过触摸屏控制承载板30复位进入罐体14内，准备进行加热，接着接好真空接口9和热电偶接口8，再将接线柱口13内接线处检查一遍，通过摆动装置1关闭罐盖装置2，打开安全联锁口，在触摸屏上设定压力、温度和时间工艺参数，则加热板一26、加热板二29、泄压口11、加压口12开始运行，通过真空接口9将罐体14内的气压调整至设定数值，气压数值由人工设置，之后再通过泄压口11、加压口12进行小范围气压数值调整，加热板一26的数量若干，根据放置在承载板30上的模具体积和数量调整每次加热使用的加热板一26数量，确保模具加热环境稳定即可，即加热板一26的直接加热范围需要包围住模具所有表面，减少加热板一26的无效使用时长，机械臂杆二28在机械臂杆一27上向下旋转，带动加热板二29向下旋转，使得加热板二29更接近承载板30上的模具，加热板二29的选用数量和加热板一26的选用数量标准一致，通过两侧的加热板二29和底部的加热板一26在固化仓19内形成更狭窄的加热环境，缩短加热源与模具之间的距离，可以节省加热时长，设定的工艺完成后，通过触摸屏驱动真空接口9，真空接口9调控罐体14内压力降到零，安全联锁口4关闭，打开罐盖装置2，通过触摸屏控制承载板30朝向罐盖装置2的方向移动，人工将完工模具取出，同时放入下个模具，并进行下一个工艺过程，在连续的工艺过程中，罐体14内保持较高的温度，这样可以缩短模具的升温时间，加快生产工艺过程，提高产品的产量。

在加热板一26和加热板二29运行期间，固化仓19内的温度持续上升，触摸屏上实时显示固化仓19内的温度数值，电气控制系统设置额定温度数值为H，当固化仓19内的温度达到H数值，则电器控制系统控制电控阀门一21、电控阀门三24和加热丝32打开，此时的电控阀门三24只连接气流道20和固化仓19，固化仓19内气流通过电控阀门一21进入气流道20，再经由加热丝32的升温，使得通过电控阀门三24再次进入固化仓19底部的气流温度升高，碳纤维加热的初始阶段需要温度缓慢上升，等待温度升至H数值，则可以通过加热丝32的局部升温，使得电控阀门三24排出的气流温度进一步升高，同时电控阀门三24与模具本身距离近，可以直接作用于模具本体，局部设置加热丝32，一方面是减少加热能耗，加热板的加热温度已经足够，另一方面出于安全考虑，加热板的加热温度在可控范围内，局部的加热丝32升温可以在出现温度超载时及时抑制住升温趋势，等待碳纤维加热结束，电气控制系统控制电控阀门二22、冷却管25打开，此时电控阀门三24连通存储仓23和固化仓19，使得气流道20内气体通过冷却管25降温后再通过电控阀门三24排入固化仓19中对模具进行初步冷却，由于气流道20内的气流温度高，冷却速度慢，使得针对模具的降温速度慢，避免冷却速度过快的情况发生，提高碳纤维的加热成型产量。

比较传统热压罐，本实施方式中的罐体14将原6-8h（按产品种类变化）生产工艺缩短至2h，传统热压罐采用空气控温，需配置加压系统、空气循环系统、加热系统、冷却系统等多重装置，本实施方式中的罐体14采用模具控温，通过加热板直接传热模具加工产品，减少了罐体14内的结构数量。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种碳纤维成型用热压罐，包括罐体（14）和电器控制系统，其特征在于，所述罐体（14）的一侧设置罐盖装置（2），所述罐盖装置（2）上设置摆 动装置（1），所述罐体（14）内设置固化仓（19），所述固化仓（19）的底部设置两条滑轨（15），每条所述滑轨（15）上均设置主动滑块（16）和辅助滑 块（17），所述主动滑块（16）上设置电机一（18），所述主动滑块（16）和辅助滑块（17）的顶部固定安装承载板（30）；

所述固化仓（19）与罐体（14）之间设置气流道（20），所述气流道（20）连接存储仓（23）；

所述固化仓（19）与气流道（20）之间设置电控阀门一（21），所述存储仓（23）的顶部区域与气流道（20）之间设置电控阀门二（22）；

所述存储仓（23）的底部区域与气流道（20）之间设置电控阀门三（24）；

所述固化仓（19）的底部沿着承载板（30）的移动方向设置若干块加热板一（26）；

所述固化仓（19）的侧壁上设置机械臂杆一（27）和机械臂杆二（28），所述机械臂杆一（27）的一端固定连接在固化仓（19）的内壁，另一端与机械臂杆二（28）轴承连接，所述机械臂杆二（28）的端部固定连接加热板二（29），机械臂杆二（28）为伸缩杆；

所述罐体（14）上设置热电偶接口（8），所述气流道（20）的顶部区域设置加热丝（32）；

所述电器控制系统由触摸屏和PLC以及控制元器件组成，为热压罐提供压力和温度控制，所述触摸屏与罐体（14）不连接；

所述存储仓（23）的中间区域设置若干根冷却管（25），所述冷却管（25）均连接电机二（31）；

每块所述加热板一（26）均具备独立加热功能。

2.根据权利要求 1 所述的一种碳纤维成型用热压罐，其特征在于，所述罐 体（14）上设置密封进汽口（3）、安全联锁口（4）和压力表口（5），所述密封进汽口（3）与气流道（20）连接，所述密封进汽口（3）上设置电控阀门四，所述压力表口（5）上设置压力表，所述罐体（14）上还设置压力传感器接口（6）和安全阀接口（7）。

3.根据权利要求2所述的一种碳纤维成型用热压罐，其特征在于，所述加热丝（32）与热电偶接口（8）连接；

所述罐体（14）上设置真空接口（9）。

4.根据权利要求3所述的一种碳纤维成型用热压罐，其特征在于，所述罐体（14）的一侧设置接线柱口（13），所述接线柱口（13）的上方设置泄压口（11），所述接线柱口（13）的下方设置加压口（12）；

所述罐体（14）的底部设置排污口（10）。