CN209008025U - 一种复合材料加工成型的真空辅助工艺控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种复合材料加工成型的真空辅助工艺控制系统，包括数控真空装置、防吸入真空输出装置、液体树脂除气装置、模具和温控固化装置；所述防吸入真空输出装置的顶部通过管路连接至模具，所述防吸入式真空输出系统的中部通过管路连接至数控真空装置，为模具提供真空环境；所述数控真空装置连接至液体树脂除气装置，由液体树脂除气装置向模具注入液树脂基体材料；所述温控固化装置连接至模具，为模具的固化过程提供可控的环境温度。本实用新型能够有效避免在注入过程中由于真空系统故障导致的废品率，降低经济损失；确保真空系统的安全和运行可靠性；提升复合材料产品的力学性能指标。

Description

一种复合材料加工成型的真空辅助工艺控制系统

技术领域

本实用新型属于真空辅助工艺技术领域，尤其涉及一种复合材料加工成型的真空辅助工艺控制系统。

背景技术

新型材料研究长久以来一直是国防战略技术研究中的一个重要领域，复合化则是新型材料发展的一个重要方向。由两种或多种不同性能、形态的组分材料通过复合工艺合成的多相复合材料，可有效改善组分材料性能，与单一组分材料相比新型复合材料具有多种优势。

以目前技术成熟应用最为广泛的纤维增强复合材料(Fiber ReinforcedPlastics,FRP)为例，其不仅具有比强度高、比模量大、抗疲劳断裂和耐腐蚀性能优异等特点外，还具有材料可设计性和易于整体成型等优点，有利于实现结构和材料高度统一的优化设计。

真空辅助RTM成型工艺作为一种改进的RTM工艺，只需要一个模具面来铺放纤维预成型体，以保证构件工作表面品质；另一面则为软模，采用弹性真空袋覆盖；模腔周围采用真空密封条密封，模腔同时具有基体材料注入口和抽真空出口。真空辅助RTM工艺作为一种廉价的复合材料液体成型工艺，是目前汽车、航空以及船舶制造业最重要的低成本生产工艺，并且已成为这一领域的研究热点。

但是，现有的真空辅助RTM成型工艺，无法对真空系统进行可调控制和防护，导致在注入过程中由于真空系统故障导致的废品率的增大，造成了巨大的经济损失；无法实现真空系统的安全和运行可靠性；使成型的复合材料产品的力学性能差。

实用新型内容

为了克服现有技术方法的不足，本实用新型的目的在于提出一种复合材料加工成型的真空辅助工艺控制系统，能够有效避免在注入过程中由于真空系统故障导致的废品率，降低经济损失；确保真空系统的安全和运行可靠性；提升复合材料产品的力学性能指标。

为实现以上目的，本实用新型采用技术方案是：一种复合材料加工成型的真空辅助工艺控制系统，包括数控真空装置、防吸入真空输出装置、液体树脂除气装置、模具和温控固化装置；所述防吸入真空输出装置的顶部通过管路连接至模具，所述防吸入式真空输出系统的中部通过管路连接至数控真空装置，为模具提供真空环境；所述数控真空装置连接至液体树脂除气装置，由液体树脂除气装置向模具注入液树脂基体材料；所述温控固化装置连接至模具，为模具的固化过程提供可控的环境温度。

进一步的是，所述数控真空装置包括干泵、真空调节仪、真空测量器和比例调节阀，所述干泵通过防吸入真空输出装置连接至模具，所述真空测量前设置在所述模具中，所述比例调节阀设置在管路上，所述真空测量器和比例调节阀均与真空调节仪电连接。

进一步的是，所述数控真空装置还包括真空截止阀和针阀，所述真空截止阀设置在干泵和比例调节阀之间的管路上，且从真空截止阀和比例调节阀之间的管路上引出支管，在所述支管上设置针阀，所述针阀一端连通大气。

进一步的是，为确保真空系统的安全和运行可靠性；所述防吸入真空输出装置包括圆柱形容器，在所述圆柱形容器顶部设置有多处开孔，所述开孔连通至模具型腔；在所述圆柱形容器顶部设置有观察窗口；在所述圆柱形容器中部设置有接口，所述接口与数控真空装置连接；在圆柱形容器中部的接口处加装有金属丝过滤部件，防止气态树脂基体材料吸入数控真空装置中。

进一步的是，所述液体树脂除气装置包括罐体、顶盖、观察孔和三通阀；所述罐体通过三通阀与防吸入真空输出装置相连接，且所述三通阀另一端与大气连通；所述顶盖盖于罐体顶端，所述观察孔设置在顶盖上；通过调节三通阀控制罐体内压力。

进一步的是，所述模具为铝制金属板面；为导热、防止树脂固化过程中的热堆积引起的不均匀固化；铝制金属板面硬度低，利于该模具在脱模时台面的适当变形，便于脱模。

采用本技术方案的有益效果：

本实用新型有效降低在注入过程中由于真空系统故障导致的废品率，也可有效避免大型、高成本产品在加工过程中因真空失压而造成的经济损失；实现在真空辅助RTM工艺的真空度自动数控可调；

本实用新型通过防吸入结构和过滤系统实现对液态和气态树脂材料的吸入防护目的，确保真空系统的安全和运行可靠性；该系统相连的液体树脂除气装置则主要用于在液态基体胶液注入模具前，除去胶液中所含的大量微小气泡，进而大幅降低成品空隙率，有效提升产品的各项力学性能指标；

本实用新型通过温控固化装置，可以有效地消除试件内应力并提高基体粘结剂的胶接强度；尤其适用于性能要求较高的复合材料产品。

附图说明

图1为本发明的一种复合材料加工成型的真空辅助工艺控制系统的结构示意图；

图2为本发明实施例中数控真空装置的结构示意图；

图3为本发明实施例中防吸入真空输出装置的结构示意图；

图4为本发明实施例中液体树脂除气装置的结构示意图；

其中，其中，1是数控真空装置、2是防吸入真空输出装置、3是液体树脂除气装置、4是模具、5是温控固化装置；11是干泵、12是真空调节仪、13是真空测量器、14是比例调节阀、15是截止阀、16是针阀；21是圆柱形容器、22是开孔、23是观察窗口、24是接口；31是罐体、32是顶盖、33是观察孔、34是三通阀。

具体实施方式

为了使实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型作进一步阐述。

在本实施例中，参见图1所示，一种复合材料加工成型的真空辅助工艺控制系统，包括数控真空装置1、防吸入真空输出装置2、液体树脂除气装置3、模具4和温控固化装置5；所述防吸入真空输出装置2的顶部通过管路连接至模具4，所述防吸入式真空输出系统的中部通过管路连接至数控真空装置1，为模具4提供真空环境；所述数控真空装置1连接至液体树脂除气装置3，由液体树脂除气装置3向模具4注入液树脂基体材料；所述温控固化装置5连接至模具4，为模具4的固化过程提供可控的环境温度。

作为上述实施例的优化方案，如图2所示，所述数控真空装置1包括干泵11、真空调节仪12、真空测量器13和比例调节阀14，所述干泵11通过防吸入真空输出装置2连接至模具4，所述真空测量前设置在所述模具4中，所述比例调节阀14设置在管路上，所述真空测量器13和比例调节阀14均与真空调节仪12电连接。

所述数控真空装置1还包括真空截止阀15和针阀16，所述真空截止阀15设置在干泵11和比例调节阀14之间的管路上，且从真空截止阀15和比例调节阀14之间的管路上引出支管，在所述支管上设置针阀16，所述针阀16一端连通大气。

作为上述实施例的优化方案，如图3所示，为确保真空系统的安全和运行可靠性；所述防吸入真空输出装置2包括圆柱形容器21，在所述圆柱形容器21顶部设置有多处开孔22，所述开孔22连通至模具4型腔；在所述圆柱形容器21顶部设置有观察窗口23；在所述圆柱形容器21中部设置有接口24，所述接口24与数控真空装置1连接；在圆柱形容器21中部接口24处加装有金属丝过滤部件，防止气态树脂基体材料吸入数控真空装置1中。

作为上述实施例的优化方案，如图4所示，所述液体树脂除气装置3包括罐体31、顶盖32、观察孔33和三通阀34；所述罐体31通过三通阀34与防吸入真空输出装置2相连接，且所述三通阀34另一端与大气连通；所述顶盖32盖于罐体31顶端，所述观察孔33设置在顶盖32上；通过调节三通阀34控制罐体31内压力。

为了更好的理解本实用新型，下面对本实用新型的工作原理作一次完整的描述：

通过数控真空装置1控制防吸入真空输出装置2，吸取模具4内部残留并使模具4内部处于真空状态；启动液体树脂除气装置3，去除防吸入真空输出装置2中液态树脂基体的气泡；将除气后的树脂液态基体胶液注入模具4，完成充模。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种复合材料加工成型的真空辅助工艺控制系统，其特征在于，包括数控真空装置(1)、防吸入真空输出装置(2)、液体树脂除气装置(3)、模具(4)和温控固化装置(5)；所述防吸入真空输出装置(2)的顶部通过管路连接至模具(4)，所述防吸入真空输出装置(2)的中部通过管路连接至数控真空装置(1)，为模具(4)提供真空环境；所述数控真空装置(1)连接至液体树脂除气装置(3)，由液体树脂除气装置(3)向模具(4)注入液树脂基体材料；所述温控固化装置(5)连接至模具(4)，为模具(4)的固化过程提供可控的环境温度。

2.根据权利要求1所述的一种复合材料加工成型的真空辅助工艺控制系统，其特征在于，所述数控真空装置(1)包括干泵(11)、真空调节仪(12)、真空测量器(13)和比例调节阀(14)，所述干泵(11)通过防吸入真空输出装置(2)连接至模具(4)，所述真空测量前设置在所述模具(4)中，所述比例调节阀(14)设置在管路上，所述真空测量器(13)和比例调节阀(14)均与真空调节仪(12)电连接。

3.根据权利要求2所述的一种复合材料加工成型的真空辅助工艺控制系统，其特征在于，所述数控真空装置(1)还包括真空截止阀(15)和针阀(16)，所述真空截止阀(15)设置在干泵(11)和比例调节阀(14)之间的管路上，且从真空截止阀(15)和比例调节阀(14)之间的管路上引出支管，在所述支管上设置针阀(16)，所述针阀(16)一端连通大气。

4.根据权利要求1-3中任一所述的一种复合材料加工成型的真空辅助工艺控制系统，其特征在于，所述防吸入真空输出装置(2)包括圆柱形容器(21)，在所述圆柱形容器(21)顶部设置有多处开孔(22)，所述开孔(22)连通至模具(4)型腔；在所述圆柱形容器(21)顶部设置有观察窗口(23)；在所述圆柱形容器(21)中部设置有接口(24)，所述接口(24)与数控真空装置(1)连接；在圆柱形容器(21)中部接口(24)处加装有金属丝过滤部件。

5.根据权利要求1所述的一种复合材料加工成型的真空辅助工艺控制系统，其特征在于，所述液体树脂除气装置(3)包括罐体(31)、顶盖(32)、观察孔(33)和三通阀(34)；所述罐体(31)通过三通阀(34)与防吸入真空输出装置(2)相连接，且所述三通阀(34)另一端与大气连通；所述顶盖(32)盖于罐体(31)顶端，所述观察孔(33)设置在顶盖(32)上。

6.根据权利要求1所述的一种复合材料加工成型的真空辅助工艺控制系统，其特征在于，所述模具(4)为铝制金属板面。