CN117681352B - 一种frtp复合材料加热成型系统 - Google Patents
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Abstract
一种FRTP复合材料加热成型系统,属于材料加工技术领域,包括导热材料制成的中空的环形壳体,所述环形壳体包括环形流道,及位于环形流道内侧的环形加热装置,所述环形流道上开设有进料口和出料口,所述环形加热装置包括可驱动自身旋转的驱动装置,所述环形加热装置包括均匀分布有多个窗口的柱形面,窗口之间设置有凸起,所述环形壳体中央设置有模具安装装置,所述出料口连接有出料管,所述出料管指向所述模具安装装置。采用本发明所述FRTP复合材料加热成型系统,可以在加热FRTP材料的同时,使得位于中央的模具也被环形加热装置加热,温度同步性好,同时加热并减少了分别加热模具和物料的工序和设备,提高了热量利用效率。
Description
技术领域
本发明属于材料加工技术领域,涉及FRTP材料成型,具体涉及一种FRTP复合材料加热成型系统。
背景技术
热塑性树脂基复合材料又简称FRTP复合材料,具有韧性高、耐冲击性能好、预浸料稳定、无贮存时间限制、制造周期短、耐化学性能好、吸湿率低、可重复加工等十分显著的优点,在航空航天、汽车、化工、电子电器等领域的应用愈发的广泛。FRTP复合材料制品一般采用的是模压成型工艺,其中模具温度控制对于FRTP复合材料制品的整体质量有直接影响。
现有技术中在复合材料模压成型工艺中,首先需要对设备模具进行快速充分的预热;然后将复合材料预浸料放入热压模具中,充分填满后模具合模并继续加热升温到热熔混合温度;经过热压成型设备进行预设的温度、压力的处理,热熔混合物在模具内充分的进行反应并开始固化成型。
现有技术中,对FRTP复合材料和模具通常分别进行预热,然后将FRTP复合材料灌注入预热完成的模具中,进行下一步处理或后续加热,分别预热过程中需要两套加热设备及温度控制设备,而由于存在系统误差,二者加热曲线及加热温度难以高度重合,对控制过程要求较高,且工序较为复杂。
发明内容
为克服现有技术存在的技术缺陷,本发明公开了一种FRTP复合材料加热成型系统。
本发明所述FRTP复合材料加热成型系统,包括导热材料制成的中空的环形壳体,所述环形壳体包括环形流道,及位于环形流道内环壁和外环壁之间的环形加热装置,所述环形流道的外环壁上开设有进料口,内环壁上开设有出料口,
所述环形加热装置包括均匀分布有多个窗口的柱形面,窗口之间设置有凸起,并且所述环形加热装置还包括可驱动自身旋转的驱动装置,所述环形壳体中央设置有模具安装装置,所述出料口连接有出料管,所述出料管指向所述模具安装装置。
优选的,所述出料口附近设置有挡板,所述挡板的下边界与凸起的上边界等高。
优选的,所述环形加热装置的凸起内安装有电加热棒。
优选的,所述凸起的截面为梯形。
优选的,所述驱动装置包括固定在环形加热装置外侧的环形齿轮以及与环形齿轮配合的驱动齿轮,所述驱动齿轮连接有驱动电机。
优选的,所述出料口为条形,所述出料管为漏斗形。
优选的,所述模具安装装置包括穿过中空的环形壳体的传送带,所述FRTP复合材料加热成型系统还包括用于对模具定位的定位装置,所述出料口处设置有电磁阀。
优选的,所述定位装置包括安装在出料管管口和模具物料进口上的至少两对红外发射头和红外接收头,以及与红外发射头和红外接收头信号连接并与传送带和所述驱动装置控制连接的中央处理器。
优选的,所述模具上还安装有和中央处理器信号连接的重力传感器。
优选的,所述中空的环形壳体两侧还设置有保温盖板。
采用本发明所述FRTP复合材料加热成型系统,可以在加热FRTP材料的同时,使得位于中央的模具也被环形加热装置加热,温度同步性好,同时加热并减少了分别加热模具和物料的工序和设备,提高了热量利用效率。
附图说明
图1为本发明所述FRTP复合材料加热成型系统的一种具体实施方式示意图;
图2为本发明所述FRTP复合材料加热成型系统的又一种具体实施方式示意图;
图3为本发明所述FRTP复合材料加热成型系统出料口附近的一种具体实施方式剖视示意图;
图4为本发明所述FRTP复合材料加热成型系统的又一种具体实施方式示意图;
图5为本发明所述FRTP复合材料加热成型系统的又一种具体实施方式示意图;
图6为本发明所述模具安装装置的一种具体实施方式示意图;
图7为本发明中控制系统的一种具体实施方式示意图;
图中附图标记名称为:
10、环形壳体;11、驱动电机;12、环形加热装置;13、驱动齿轮;14、环形齿轮;15、进料口;16、出料管;17、出料口;20、凸起;21、电加热棒;22、环形流道;23、挡板;24、窗口;31、传送带;32、模具;33、红外发射头;34、红外接收头;35、模具物料进口。
具体实施方式
下面结合附图,对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
本发明所述FRTP复合材料加热成型系统,包括导热材料制成的中空的环形壳体10,所述环形壳体包括环形流道22,及位于环形流道内环壁和外环壁之间的环形加热装置12,所述环形流道的外环壁上开设有进料口15,内环壁上开设有出料口17,
所述环形加热装置包括均匀分布有多个窗口24的柱形面,窗口之间设置有凸起20,并包括可驱动自身旋转的驱动装置,所述环形壳体中央设置有模具安装装置,所述出料口17连接有出料管16,所述出料管指向所述模具安装装置。
如图1至5所示,给出FRTP复合材料加热成型系统中的中空的环形壳体的一种具体实施方式, 所述环形壳体10中央用于安装模具,设置有模具安装装置,可以是固定的支架或其他形式,环形壳体的主体为环形流道,环形流道内侧为环形加热装置, 所述环形加热装置包括可驱动自身旋转的驱动装置,当使用时,向环形流道内通过进料口灌注FRTP物料,并将模具安装在模具安装装置上,并使模具的模具物料进口与环形流道的出料口对准,如图2和图4所示的具体实施方式中,出料口17竖直向下,可以在重力作用下,使加热物料自动流入模具的模具物料进口。
环形加热装置被驱动装置驱动开始转动,并开启加热功能,物料在环形流道内被凸起推动围绕环形壳体的中心转动,环形加热装置推动物料的同时对物料进行加热,环形壳体的旋转方式是从进料口指向出料口的较远一条路径,使得物料从出料口出料时能够得到充分加热。
图3所示的具体实施方式中,凸起为圆柱形,便于安装圆柱形的电加热棒21并充分散发热量,但凸起的形状可以设计成截面为梯形的齿轮形状,这种形状便于推进物料,并减少物料在凸起底部的残留。
如图3所示,环形加热装置旋转时,物料被加热并被环形壳体的内环壁阻挡,内环壁为导热材料,可以使得物料加热面更大,当物料被环形加热装置带动运动到内环壁的出料口17处时,通过窗口24从出料口下坠进入出料管,图3中为更好的显示窗口和出料口的位置关系,对最上方的两个凸起的间距进行了扩大,实际中,各个凸起的间距通常相等。
环形加热装置在向环形流道辐射热量的同时,向环形壳体的中央同步辐射热量,使得位于中央的模具也被环形加热装置加热。使得模具和FRTP被同一加热器以旋转的方式同时均匀加热,二者温度同步性好,并减少了分别加热模具和物料的工序和设备。
为使物料更好的进入模具,一般出料口为条形,而出料管为漏斗形,方便将较多物料通过出料管导入较为细小的模具物料进口。同时,出料管为漏斗形的好处还在于可以暂存较多的物料,出料管末端可使用电磁阀封闭,每次从进料口加入一定量FRTP物料后,首先完成加热的部分物料可以暂存在体积较大的出料管中,等待环形加热装置旋转一周完成单次物料的进料和加热后,再开启电磁阀,使物料全部进入模具。
图1-5所示的具体实施方式中,驱动装置包括固定在环形加热装置外侧的环形齿轮以及与环形齿轮配合的驱动齿轮13,所述驱动齿轮连接有驱动电机11,驱动电机驱动驱动齿轮13转动,并带动环形齿轮14转动,使得环形加热装置开始转动。驱动电机可以设置在环形壳体外侧。
如图3所示的具体实施方式中,为使物料完成环形加热装置旋转一轮的加热过程后全部进入模具,可以在出料口附近设置挡板23,其中挡板的下边界与所述凸起20的上边界等高,这样不会阻挡凸起通过挡板,但会将物料全部阻挡并落入出料口。
为使本发明更适用于流水线作业形式,如图6所示给出所述模具安装装置的一个具体实施方式,包括穿过中空的环形壳体的传送带31,所述FRTP复合材料加热成型系统还包括用于对模具定位的定位装置。
传送带传送模具到环形流道的出料口下方,定位装置检测到模具就位后,电磁阀打开,物料通过竖直向下的出料管进入模具,灌注过程中传送带静止,灌注完成后,电磁阀关闭,传送带开启,传送下一个模具32就位,此时电磁阀再次打开,开始对下一个模具32进行加料。控制传送带的传递速度,可以使其与环形加热装置的旋转速度配合,完成物料的连续加热和灌注。
图6所示的具体实施方式中,所述定位装置包括安装在出料管管口和模具物料进口上的至少两对红外发射头33和红外接收头34,以及与红外发射头和红外接收头信号连接并与传送带和所述驱动装置控制连接的中央处理器。两对红外发射头和红外接收头的摆放位置只要可以实现对出料管管口和模具物料进口的重合定位即可,例如出料管管口和模具物料进口均为矩形时,两对红外发射头和红外接收头分别位于矩形两条邻边上。
红外发射头与红外接收头重合的定位原理为,红外发射头垂直发射的红外线能够被红外接收头接收到,说明二者投影重合,两组以上红外发射头和红外接收头摆放在适当位置,可以实现对出料管16管口和模具物料进口35的重合定位。
为实现对模具进料完成的自动化判断,所述模具上还安装有和中央处理器信号连接的重力传感器,对加注前后的重量进行检测,可以判断模具是否加注物料完成,并传输信号到中央处理器,控制下一次加注是否开始。
实现上述信号检测和控制的控制系统的一个具体实施方式如图7所示,中央处理器连接红外接收器和红外发射器,并控制红外接收器发射信号,当各个红外接收器均接收到红外发射器发射的红外信号时,表明模具已经到位,出料管16的管口和模具物料进口35重合,此时中央处理器控制位于出料管的管口的电磁阀打开,物料流入模具,重力传感器检测到的重量开始增加,当检测到的重量达到预先的设定值时,电磁阀关闭,中央处理器控制传送带继续推送下一个模具前进。
中空的环形壳体两侧还可以设置具有供模具进出的保温盖板,对环形壳体内部放置模具的腔体进行保温,避免模具流失热量。
采用本发明所述FRTP复合材料加热成型系统,可以在加热FRTP材料的同时,使得位于中央的模具也被环形加热装置加热,温度同步性好,同时加热并减少了分别加热模具和物料的工序和设备,提高了热量利用效率。
前文所述的为本发明的各个优选实施例,各个优选实施例中的优选实施方式如果不是明显自相矛盾或以某一优选实施方式为前提,各个优选实施方式都可以任意叠加组合使用,所述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明人的发明验证过程,并非用以限制本发明的专利保护范围,本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准,凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化,同理均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种FRTP复合材料加热成型系统,其特征在于,包括导热材料制成的中空的环形壳体(10),所述环形壳体包括环形流道(22),及位于环形流道内环壁和外环壁之间的环形加热装置(12),所述环形流道的外环壁上开设有进料口(15),内环壁上开设有出料口(17);
所述环形加热装置包括均匀分布有多个窗口(24)的柱形面,窗口之间设置有凸起(20),并且所述环形加热装置还包括可驱动自身旋转的驱动装置,所述环形壳体中央设置有模具安装装置,所述出料口(17)连接有出料管(16),所述出料管指向所述模具安装装置;
所述环形加热装置的凸起(20)内安装有电加热棒;
所述驱动装置包括固定在环形加热装置外侧的环形齿轮(14)以及与环形齿轮配合的驱动齿轮(13),所述驱动齿轮连接有驱动电机(11);
所述模具安装装置包括穿过中空的环形壳体的传送带(31),所述FRTP复合材料加热成型系统还包括用于对模具定位的定位装置,所述出料口处设置有电磁阀。
2.如权利要求1所述的FRTP复合材料加热成型系统,其特征在于,所述出料口附近设置有挡板(23),所述挡板的下边界与凸起的上边界等高。
3.如权利要求1所述的FRTP复合材料加热成型系统,其特征在于,所述凸起(20)的截面为梯形。
4.如权利要求1所述的FRTP复合材料加热成型系统,其特征在于,所述出料口(17)为条形,所述出料管(16)为漏斗形。
5.如权利要求1所述的FRTP复合材料加热成型系统,其特征在于,所述定位装置包括安装在出料管管口和模具物料进口上的至少两对红外发射头(33)和红外接收头(34),以及与红外发射头和红外接收头信号连接并与传送带和所述驱动装置控制连接的中央处理器。
6.如权利要求5所述的FRTP复合材料加热成型系统,其特征在于,所述模具上还安装有和中央处理器信号连接的重力传感器。
7.如权利要求1所述的FRTP复合材料加热成型系统,其特征在于,所述中空的环形壳体两侧还设置有保温盖板。
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