专利名称：超大型复合材料构件整体成型工艺及成型系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种复合材料构件的成型工艺及系统，尤其涉及一种利用树脂传递模塑辅助 真空灌注进行复合材料成型的工艺及系统。
背景技术：
超大型复合材料构件是指那些单件成型面积达数十平方米以上、单件重量达数吨以上、 单件某个方向的尺寸达数十米的复合材料制品，如兆瓦级以上的风力发电机复合材料叶片、 大型复合材料船体、大型轨道交通工具的箱体或顶盖等等。这些超大型复合材料构件通常采 用手糊工艺或者真空灌注工艺(简称VIP工艺，Vacuum Infusion Process)制备。手糊工艺 具有生产效率低、工作强度大、工作环境差、产品质量不易控制、产品性能稳定性不高和产 品力学性能较低等缺点。VIP工艺起源于美国俄亥俄州立大学，其基本原理是采用干法铺层 把增强材料预先铺放到敞口模具中，然后用真空袋膜密封，再利用真空泵实施真空，最后把 预先配置的树脂体系利用真空负压灌注到成型模具中成型制品。VIP工艺是一种比较先进的 复合材料成型工艺，能够有效克服手糊工艺的上述缺点，因而在超大型复合材料构件的生产 中，采用VIP工艺逐步取代手糊工艺已经成为一种趋势。
然而，传统VIP工艺在制备超大型复合材料构件方面也存在着如下缺点(1)利用真空 负压灌注树脂，极限灌注压力不可能超过一个大气压，因而树脂的灌注速度以及树脂对增强 材料的浸渍效果都受到了限制，特别是在制备超大型复合材料构件方面不利于进一步提高生 产效率；(2)制备超大型复合材料构件，需要预先配置大量树脂体系，树脂混合无法在封 闭系统中完成，混合过程中会混入大量气泡，气泡的存在将严重影响复合材料制品的质量； 而且一次混胶量越大就越难于混合均匀，大量树脂体系又难于多次细化混合，必然存在混胶 不均匀的问题，混胶不均匀势必影响复合材料制品的固化质量；再者，这些预先将树脂和固 化剂混合配置好的树脂体系，需要大型容器来盛装，而盛装在大型容器中的树脂体系因散热 性能不好容易发生快速反应导致树脂体系粘度增大而影响灌注效率和浸渍效果，甚至可能导 致树脂体系发生爆聚而无法使用；(3)大量树脂体系配好以后，如果在使用过程中因真空 系统出问题需要停机调试或者其他客观原因导致树脂导入过程暂时中断，则剩余未导入的树
4脂体系将会继续发生反应而变得不可用，很可能导致大量树脂体系浪费掉。上述问题是传统 VIP工艺在制备超大型复合材料构件过程中比较常见的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种节省原料、效率高、适用性 强、产品效果好、安全环保的超大型复合材料构件整体成型工艺，还提供一种结构紧凑、功 能全面、操作使用方便的能用于上述成型工艺的成型系统。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种超大型复合材料构件整体成型工艺 ，其特征在于所述整体成型工艺包括真空灌注预处理、自动混胶、真空脱泡、调压缓冲和 真空灌注五个步骤，所述自动混胶后得到的混合胶液注入到一缓冲容器中进行所述的真空脱 泡和调压缓冲处理，经过调压缓冲处理后，所述缓冲容器内的正压达到O. 5atm 1.0atm，所 述混合胶液在缓冲容器内形成的正压和真空灌注形成的真空负压的双重压力下注入到所述复 合材料构件整体成型用模具中。
上述的超大型复合材料构件整体成型工艺，本质上是一种树脂传递模塑辅助真空灌注工 艺(简禾尔RTMAVIP， Resin Transfer Molding assisted Vacuum Infusion Process)， 其利 用树脂传递模塑(RTM)工艺的优势对传统真空灌注工艺进行了重大改进，使得真空灌注时 的压力可通过缓冲容器进行调节，并通过缓冲容器压和真空负压的双重作用进行真空灌注， 大大提高了真空灌注的效率和真空浸渍的效果。
上述技术方案中，所述真空灌注预处理步骤具体是指先清理修整所述的整体成型用模 具，在模具上喷涂脱模剂和胶衣，再裁剪、铺放增强材料并用脱模布覆盖，在脱模布上铺设 真空灌注辅助材料(例如导流布、导胶管和模腔内的真空导管等)以构建胶液导流系统，设 置好注胶口和抽气口，然后用第一层真空袋膜在模具上进行密封(模具上的增强材料和胶液 导流系统都应包含在密封后形成的模腔中)，得到第一层袋膜系统，抽真空并检测模腔气密 性(一般要求能够保持恒定真空负压至少30分钟)；第一层袋膜系统气密性达到要求后再用 第二层真空袋膜密封所述的第一层袋膜系统，并抽真空再次检测模腔气密性(要求能够持续 保持真空负压)。两次密封及气密性检测是为了确保后续真空灌注过程中真空压力不低于 0. 098Mpa，并且能持续保压。
上述技术方案中，所述自动混胶步骤是在密闭环境体系中进行，该自动混胶步骤具体是 指首先将混胶所需的各种原料分开盛装在不同的容器中，然后通过传递泵连续抽取所述原料至一混胶器中，通过该混胶器将抽取的各原料搅拌均匀得到混合胶液， 一边将混合胶液注 入所述缓冲容器中， 一边连续抽取所述原料进行混胶，直至达到所要求的混胶量；各原料抽 取的质量通过计量器计量和控制。单独的自动混胶工艺是现有较为成熟的工艺操作，但将自 动混胶工艺与本发明的真空脱泡、调压缓冲、真空灌注等步骤进行结合却是本发明的一大特 点；自动混胶中的混胶量等工艺参数可由本领域技术人员根据实践需求自行设定。
上述技术方案中，所述真空脱泡步骤具体是指待自动混胶中得到的混合胶液注入到所 述缓冲容器后，对该缓冲容器连续抽真空至真空度《一0.098Mpa，并建议保持真空状态 10min 20min，然后卸载真空，重复抽真空到卸载的过程优选2 3次，最后静置5min 10min后进行后续的调压缓冲处理。真空脱泡的时间不宜太短，否则脱泡可能不彻底，但太 长会影响整个成型工艺的时间和生产周期。
本发明还提供一种用于超大型复合材料构件整体成型工艺的成型系统，其特征在于所述 成型系统包括自动混胶系统、脱泡调压缓冲系统和真空灌注系统，所述脱泡调压缓冲系统包 括真空脱泡系统、调压泵和缓冲容器，该缓冲容器主要用于盛装混合均匀后的混合胶液，所 述调压泵主要用于调节缓冲容器压力，经调节后一般可将真空灌注压力提高到l. 5atm 2atm (含真空灌注负压)左右，缓冲容器上可安装一压力表以观测缓冲容器中的压力大小；所述 自动混胶系统和真空灌注系统分别通过输送管路与所述缓冲容器相连通，所述真空脱泡系统 和调压泵分别通过导气管与所述缓冲容器相连通；所述的各条输送管路和导气管上分别设有 阀门。
本发明的上述成型系统中设有一脱泡调压缓冲系统，其优势在于该脱泡调压缓冲系统同 时具有胶液脱泡和灌注增压两大功能，在真空脱泡阶段利用真空脱泡系统对缓冲容器中的混 合胶液进行脱泡处理，此时调压泵关闭；而在调压缓冲和真空灌注阶段则关闭真空脱泡系统 ，调压增加灌注压力，提高混合胶液的浸渍速度。
上述的成型系统中，所述自动混胶系统一般包括传递泵、混胶器和盛装不同原料的多个 原料容器(例如作为原料的树脂、固化剂应分别盛装在不同的原料容器中)，所述的多个原 料容器分别通过各自的输送管路经由传递泵与所述的混胶器相连通，所述传递泵与原料容器 间的各条输送管路上分别设有计量器；所述混胶器通过输送管路再与缓冲容器连通。在配胶 结束后，应及时抽取丙酮清理所述自动混胶系统的混胶器内腔以及各输送管路，以保持设备 完好可用。该自动混胶系统把传统真空灌注工艺中的人工计量操作改进为密闭系统中的自动 抽取、精确计量，把传统工艺中的大量树脂、固化剂的一次混胶改进为由密闭系统分步抽取、自动均匀混胶。该自动混胶系统中的组成部件、基本结构及自动控制线路均为现有技术， 但我们将其与其他装置相结合形成上述的成型系统，并将其应用于本发明的超大型复合材料 构件整体成型工艺，这种技术方案的组合在本领域具有重要的价值和意义。
上述的成型系统中，所述真空脱泡系统一般包括脱泡真空泵和脱泡胶液收集器，脱泡真 空泵通过导气管与脱泡胶液收集器连通，脱泡胶液收集器主要用于收集被真空脱泡系统从缓 冲容器中抽出的混合胶液，脱泡胶液收集器上可配置一真空表以观测压力大小；所述脱泡胶 液收集器通过另一导气管与缓冲容器连通。通过该真空脱泡系统可方便、环保、快速地完成 混合胶液的脱泡处理。
上述的成型系统中，所述真空灌注系统(即用于复合材料灌注成型的系统) 一般包括灌 注成型模具、灌注胶液收集器和灌注真空泵；所述灌注成型模具为单面刚性模具，外覆有柔 性的真空袋膜形成一成型模腔，模腔内的模具上方铺放有增强材料预成型体，该增强材料预 成型体可为纯纤维增强体或纤维蒙皮夹芯结构预成型体，增强材料预成型体上用脱模布覆盖 ，脱模布上设有由高渗透率导流布(用于导流和提高混合胶液流动速度)、导胶管、真空导 管等导流介质构成的胶液导流系统，所述导流布、导胶管等导流介质材料可根据成型构件情 况灵活使用，构件固化成型后须完全清除；脱模布主要用于隔离胶液导流系统与增强材料预 成型体，方便在构件固化成型后清除导流介质和真空袋膜等辅助材料，防止导流用辅材和增 强材料预成型体粘接在一起，保证构件制品表面质量。所述灌注真空泵通过导气管与灌注胶 液收集器连通，所述灌注胶液收集器通过导气管与所述成型模腔连通，所述成型模腔通过输 送管路与缓冲容器连通。灌注胶液收集器的作用主要是收集真空灌注过程中被抽出的混合胶 液，防止多余胶液被直接抽到真空泵里损害真空泵；所述灌注胶液收集器还可配设一真空表 ，以作为控制真空压力和检测模腔真空度的直接参考依据。
与现有技术相比，本发明的优点在于提出并实现了一种高效、环保的超大型复合材料构 件整体成型工艺，其充分结合树脂传递模塑工艺的优势对真空灌注工艺进行了重大改进，即 在真空灌注前增设一调压缓冲步骤，以突破现有真空灌注工艺中灌注压力较小的局限性，根 据需要增加灌注压力，提高胶液的浸渍速度，提高复合材料构件的生产效率，縮短复合材料 构件成型周期。同时，本发明沿用真空灌注工艺单面模具与柔性真空袋膜封装的封装形式， 加上可调灌注压力的作用，使得真空灌注工艺更加适合于尺寸大、面积大、重量大的超大型 复合材料构件的成型。此外，本发明通过改进真空灌注胶液的配制混合过程，使得配胶可在 密闭系统中自动抽取、计量和 合均匀，这种封闭连续化配胶不仅可以提高配胶的质量和效 率，而且有利于减少胶液浪费，改善生产环境。针对上述成型工艺的改进，本发明还提供了一种可用于上述成型工艺中的成型系统，该 成型系统的一个重要优点是增设了一套脱泡调压缓冲系统，即将现有技术中单独设置的真空 脱泡装置与本发明增设的调压缓冲系统相结合，集成为一个更具整体性、紧凑性和多功能性 的脱泡调压缓冲系统，使得整个成型系统的功能性更强、集成性更好、结构更合理、使用更 为方便；通过再结合现有技术中的自动混胶系统，并对各个系统之间的连接关系、管路布设 进行优化，使得整个混胶、脱泡、调压、真空灌注能在一个整体的成型系统中连贯进行，各 个子系统间互相联系但又互不影响，大大提高了复合材料构件的生产效率和产品质量。
此外，本发明整个配胶过程、胶液浸渍过程和固化成型过程均在密封系统中完成，可有 效避免大气混入胶液形成气泡影响产品质量，有效提高生产效率，避免树脂、固化剂等重要 原材料的浪费，降低生产成本。
图l为本发明成型系统的结构示意图； 图2为本发明实施例1的成型工艺流程图； 图3为本发明实施例2的成型工艺流程图。 图例说明
1、自动混胶系统；11、传递泵；12、混胶器；13、原料容器；14、第一进料阀门；15 、第二进料阀门；16、计量器；17、出胶阀门；2、脱泡调压缓冲系统；21、缓冲容器；22 、调压泵；23、真空脱泡系统；231、脱泡真空泵；232、脱泡胶液收集器；233、脱泡真空 表；24、脱泡启闭阀；25、调压启闭阀；26、压力表；27、注胶阀门；3、真空灌注系统； 31、灌注成型模具；32、灌注胶液收集器；33、灌注真空泵；34、真空袋膜；35、增强材料
预成型体；36、脱模布；37、导流布；38、导胶管；39、灌注真空表；310、真空导管；4、 输送管路；5、导气管
具体实施例方式
以下结合具体的实施例及附图对本发明技术方案进行详细地说明。
实施例l:制备某大型复合材料风电叶片壳体
本实施例的制备工艺中用到一种如图l所示的本发明的成型系统，该成型系统包括自动
混胶系统l 、脱泡调压缓冲系统2和真空灌注系统3。
自动混胶系统l包括传递泵ll、混胶器12和两个原料容器13，两个原料容器13中分别盛 装有树脂和固化剂(本实施例风电叶片壳体的制备所选用的树脂体系为Huntsman公司提供的
8叶片专用环氧树脂1564和固化剂3486)，两个原料容器13分别通过各自的输送管路4经由传 递泵11与混胶器12的进料口相连通，在靠近混胶器12进料口处的两条输送管路4上分别设有 第一进料阀门14和第二进料阀门15。传递泵l 1与原料容器13间的两条输送管路4上分别设有 两个计量器16，用于自动计量原料树脂和固化剂的抽取量。混胶器12中设置的出胶口通过输 送管路4与脱泡调压缓冲系统2的缓冲容器21连通，靠近混胶器12出胶口处的输送管路4上设 有一出胶阀门17。
脱泡调压缓冲系统2包括真空脱泡系统23、调压泵22和前述的缓冲容器21。真空脱泡系 统23包括脱泡真空泵231和脱泡胶液收集器232，脱泡真空泵231通过导气管5与脱泡胶液收集 器232连通，脱泡胶液收集器232通过导气管5连通至缓冲容器21的顶部，在靠近缓冲容器21 位置的该导气管5上设有一脱泡启闭阀24，脱泡真空泵231通过抽真空以去除缓冲容器21内混 合胶液中的气泡，脱泡胶液收集器232则主要用于收集被脱泡真空泵231从缓冲容器21中抽出 的混合胶液，脱泡胶液收集器232上方安装有一脱泡真空表233以观测脱泡时真空度的大小。 调压泵22通过导气管5连通至缓冲容器21顶部，在靠近缓冲容器21位置的该导气管5上设有一 调压启闭阀25，调压泵22用于调节缓冲容器21中的压力，缓冲容器21上方安装有一压力表26 以观测缓冲容器21中的压力大小。
真空灌注系统3包括灌注成型模具31、灌注胶液收集器32和灌注真空泵33。灌注成型模 具31为一单面刚性模具，该单面刚性模具具有完全气体封闭性，不允许存在任何漏气点，且 表面光滑平整；该模具外覆有柔性的真空袋膜34，真空袋膜34 (本实施例为两层)与灌注成 型模具31共同围成一成型模腔，模腔内的模具上方铺放有增强材料预成型体35，增强材料预 成型体35上用脱模布36覆盖，脱模布36上设有由高渗透率导流布37、导胶管38、真空导管 310等导流介质构成的胶液导流系统。灌注真空泵33通过导气管5连通至灌注胶液收集器32顶 部，灌注胶液收集器32通过导气管5与成型模腔的抽气口连通，灌注胶液收集器32上方安装 有灌注真空表39，以作为控制真空压力和检测模腔内真空度的直接参考依据。成型模腔顶部 设置的注胶口通过输送管路4与缓冲容器21底部设置的出胶口相连通，在靠近缓冲容器21底 部位置的该输送管路4上设有一注胶阀门2 7 。
上述大型复合材料风电叶片壳体(以下简称"叶片构件")的制备工艺流程如图2所示 ，具体制备方法依次包括以下步骤
1、真空灌注预处理首先准备该叶片构件用的灌注成型模具31，并对该模具进行清理 ，修补平整；然后检测该模具的气密性，达到要求后在模具表面喷涂脱模剂，再喷涂胶衣； 然后按照设计要求裁剪、铺放增强材料(该叶片构件用增强材料包括(1)面密度1200g/m」的三轴向编织玻纤布；(2)面密度800g/m」的双轴向编织玻纤布；(3)面密度 1250g/i/带50g毡的单向玻纤布；(4)密度150kg/m^勺Balsa木夹芯材料；(5)密度60kg/nf 的PVC泡沫夹芯材料)以形成一增强材料预成型体35，用一脱模布36完全覆盖该增强材料预 成型体35，再按照叶片构件的尺寸和形状特性，在脱模布36上铺设导流布37、导胶管38和模 腔内的真空导管310等真空灌注辅助材料以形成胶液导流系统，同时设置好成型模腔中的注 胶口和抽气口，然后用第一层的真空袋膜34对模具(含模具上的整个增强材料预成型体35和 胶液导流系统)进行密封得到第一层袋膜系统，按上述真空灌注系统的结构连接好真空灌注 系统，并开启灌注真空泵33抽真空，检测模腔气密性(保持真空负压30分钟)；第一层真空 袋膜封装气密性达到要求后，用第二层的真空袋膜34密封整个第一层袋膜系统，并抽真空继 续检査气密性，直至气密性达到要求(要求能够持续保持真空负压)。
灌注成型模腔按上述步骤装填、密封好后，再按照以上成型系统的结构和连接方式组装 好成型系统；在非注胶阶段，注胶阀门27处于闭合状态。
2、 自动混胶首先打开成型系统中的第一进料阀门14和第二进料阀门15，关闭出胶阀 门17，自动混胶系统l根据控制要求自动抽胶、计量，并在混胶器12中将抽取的树脂和固化 剂混合均匀；然后打开出胶阀门17，通过传递泵11将混合胶液注入到缓冲容器21中，同时不 断抽取新的树脂和固化剂补充到混胶器12中，直至到达所要求的混胶量后关闭出胶阀门17、 第一进料阀门14和第二进料阀门15 ，停止注胶。
3、 真空脱泡待自动混胶后的混合胶液注入到缓冲容器21中后，开启脱泡启闭阀24， 并打开脱泡真空泵231对缓冲容器21中的混合胶液进行脱泡处理，脱泡方法为连续抽真空使 缓冲容器21和脱泡胶液收集器232中的真空度降至一0. 098Mpa以下，保持该真空状态10min， 然后卸载真空，再重复操作两次，脱泡过程中脱泡真空表233处于开放状态，调压泵22、调 压启闭阀25和压力表26则处于关闭状态。
4、 调压缓冲脱泡后的混合胶液静置5min 10min后，关闭真空脱泡系统23和脱泡启闭 阀24，然后打开压力表26和调压启闭阀25，通过调压泵22将缓冲容器21内正压力提高至
0.5atm。
5、 真空灌注待缓冲容器21内的压力稳定后，打开注胶阀门27，混合胶液在缓冲容器 21的正压和成型模腔负压的双重压力下灌注到成型模腔中，并浸渍成型模腔内的增强材料预 成型体35，增强材料预成型体35完全浸渍后及时闭合注胶阀门27并卸载缓冲容器21内的压力 ;灌注完成后，成型模腔继续抽真空保压直至灌注的混合胶液完全凝胶固化成型；固化成型 完成后清理脱除第一层和第二层的真空袋膜34、脱模布36、导流布37、导胶管38及真空导管310等辅助材料，脱模、修整，得到大型复合材料风电叶片壳体构件。 实施例2:制备大型玻璃钢复合材料船体
本实施例的制备工艺用到一种成型系统，该成型系统的组成和结构与实施例l的成型系 统相同，只是将实施例l成型系统的原料容器中装填的"树脂体系"替换为"制备船体常用
的聚酯树脂和相应固化剂"(本实施例选用的聚酯树脂为金陵帝斯曼公司提供的Synolite 4082-G-22不饱和聚酯树脂，选用的固化剂为市售的过氧化甲乙酮固化剂)。
上述大型玻璃钢复合材料船体的制备工艺流程如图3所示，其步骤的操作顺序与实施例l 稍有不同，即步骤1与步骤2 4同时进行，每一步骤的具体操作方法为
真空灌注预处理首先准备好船体用的灌注成型模具，并对该模具进行清理，修补平整 ;然后检测该模具的气密性，达到要求后在模具表面喷涂脱模剂，再喷涂胶衣；然后按照设 计要求裁剪、铺放增强材料(该增强材料采用符合船体设计要求的玻璃纤维，其包括(1 )面密度1200g/i/的三轴向编织玻纤布；(2)面密度1200g/i/单向玻纤布；(3)面密度 1000g/i/的玻纤方格布；(4)密度60kg/m^勺PVC泡沫夹芯材料)以形成一增强材料预成型 体，后续的脱模布铺覆、辅助材料的铺设、注胶口和抽气口的设置、真空袋膜的密封及气密 性检测等操作工序与实施例l中步骤l的相应操作相同；
在灌注成型模腔按上述方法进行装填、密封的同时，再按照以上成型系统的结构和连接 方式组装好成型系统中的自动混胶系统和脱泡调压缓冲系统；
接下来的自动混胶、真空脱泡及调压缓冲的具体操作与实施例1中的步骤2 4相同；
待灌注成型模腔按上述方法装填、密封好，且自动混胶、真空脱泡、调压缓冲步骤均操 作完成后，再按照以上成型系统的结构连接好真空灌注系统(在非注胶阶段，注胶阀门始终 处于闭合状态)开始进行真空灌注；真空灌注的具体操作与实施例1的步骤5相同，真空灌注 完成后得到大型玻璃钢复合材料船体。
实施例3:制备列车玻璃钢顶盖
本实施例的制备工艺用到一种成型系统，该成型系统的组成和结构与实施例l的成型系 统相同，只是将实施例l成型系统的原料容器中装填的"树脂体系"替换为"列车顶盖制备 常用的阻燃树脂和相应固化剂"(本实施例选用的阻燃树脂为科拉斯公司提供的KINETIX R118环氧树脂及配套的固化剂体系)。上述列车玻璃钢顶盖的制备工艺流程与实施例l相同，每一步骤的具体操作方法为 首先准备好列车顶盖用的灌注成型模具，并对该模具进行清理，修补平整；然后检测该 模具的气密性，达到要求后在模具表面喷涂脱模剂，再喷涂胶衣；然后按照设计要求裁剪、 铺放增强材料(采用符合列车顶盖设计要求的玻璃纤维，其包括(1)面密度120g/m2的表 面毡；(2)面密度1000g/i/的玻纤方格布；(3)面密度1200g/i/单向玻纤布；(4)面密 度560g/i/的4:l玻纤编织布；(5)密度80kg/m^勺KLEGECELL SR80泡沫夹芯材料)以形成一 增强材料预成型体，后续的脱模布铺覆、辅助材料的铺设、注胶口和抽气口的设置、真空袋 膜的密封及气密性检测等操作工序与实施例l中步骤l的相应操作相同；
接下来的自动混胶、真空脱泡、调压缓冲及真空灌注的具体操作与实施例1中的步骤2 5相同，真空灌注完成后得到列车玻璃钢顶盖。
由上述具体的实施方式可知，本发明的成型工艺和成型系统完全适合于复合材料风电叶 片壳体、船体、复合材料列车顶盖等各种超大型复合材料构件的整体成型。将本发明的技术 方案应用于超大型复合材料构件的整体成型制备，可以显著提高生产效率，并且避免大量树 脂体系浪费的潜在风险，同时也有利于提高产品的质量。
1权利要求
1.一种超大型复合材料构件整体成型工艺，其特征在于所述整体成型工艺包括真空灌注预处理、自动混胶、真空脱泡、调压缓冲和真空灌注五个步骤，所述自动混胶后得到的混合胶液注入到一缓冲容器中进行所述的真空脱泡和调压缓冲处理，经过调压缓冲处理后，所述缓冲容器内的正压达到0.5atm～1.0atm，所述混合胶液在缓冲容器内形成的正压和真空灌注形成的真空负压的双重压力下注入到复合材料构件整体成型用模具中。
2 根据权利要求l所述的超大型复合材料构件整体成型工艺，其特征 在于所述真空灌注预处理步骤具体包括以下工序先清理修整所述的整体成型用模具，在模 具上喷涂脱模剂和胶衣，再裁剪、铺放增强材料并用脱模布覆盖，在脱模布上构建胶液导流 系统，设置好注胶口和抽气口，然后用第一层真空袋膜在模具上进行密封，得到第一层袋膜 系统，并检测气密性；再用第二层真空袋膜密封所述的第一层袋膜系统，并检测气密性。
3 根据权利要求l所述的超大型复合材料构件整体成型工艺，其特征 在于所述自动混胶步骤是在密闭环境体系中进行，该自动混胶步骤具体是指首先将混胶所 需的各种原料分开盛装在不同的容器中，然后通过传递泵连续抽取所述原料至一混胶器中， 通过该混胶器将抽取的各原料搅拌均匀得到混合胶液， 一边将混合胶液注入所述缓冲容器中 ， 一边连续抽取所述原料进行混胶，直至达到所要求的混胶量；各原料抽取的质量通过计量 器计量和控制。
4 根据权利要求l所述的超大型复合材料构件整体成型工艺，其特征 在于所述真空脱泡步骤具体是指待自动混胶中得到的混合胶液注入到所述缓冲容器后，对 该缓冲容器连续抽真空至真空度《一0. 098Mpa，并保持真空状态10min 20min，然后卸载真 空，重复抽真空到卸载的过程2 3次，最后静置5min 10min后进行后续的调压缓冲处理。
5 一种用于超大型复合材料构件整体成型工艺的成型系统，其特征 在于所述成型系统包括自动混胶系统(1)、脱泡调压缓冲系统(2)和真空灌注系统(3) ，所述脱泡调压缓冲系统(2)包括真空脱泡系统(23)、调压泵(22)和缓冲容器(21)，所述自动混胶系统(1)和真空灌注系统(3)分别通过输送管路(4)与所述缓冲容器( 21)相连通，所述真空脱泡系统(23)和调压泵(22)分别通过导气管(5)与所述缓冲容 器(21)相连通，所述的各条输送管路(4)和导气管(5)上分别设有阀门。
6.根据权利要求5所述的成型系统，其特征在于所述自动混胶系统 (1)包括传递泵(11)、混胶器(12)和盛装不同原料的多个原料容器(13)，所述的多 个原料容器(13)分别通过各自的输送管路(4)经由传递泵(11)与所述的混胶器(12) 相连通，所述混胶器(12)通过输送管路(4)与缓冲容器(21)连通；所述传递泵(11) 与原料容器(13)间的各输送管路(4)上分别设有计量器(16)。
7.根据权利要求5或6所述的成型系统，其特征在于所述真空脱泡 系统(23)包括脱泡真空泵(231)和脱泡胶液收集器(232)，脱泡真空泵(231)通过导 气管(5)与脱泡胶液收集器(232)连通；所述脱泡胶液收集器(232)通过导气管(5)与 缓冲容器(21)连通。
8.根据权利要求7所述的成型系统，其特征在于所述真空灌注系统 (3)包括灌注成型模具(31)、灌注胶液收集器(32)和灌注真空泵(33)，所述灌注成 型模具(31)外覆真空袋膜(34)形成一成型模腔，所述灌注真空泵(33)通过导气管(5 )与灌注胶液收集器(32)连通，所述灌注胶液收集器(32)通过导气管(5)与所述成型 模腔连通；所述成型模腔通过输送管路(4)与缓冲容器(21)连通。
9.根据权利要求5或6所述的成型系统，其特征在于所述真空灌注 系统(3)包括灌注成型模具(31)、灌注胶液收集器(32)和灌注真空泵(33)，所述灌 注成型模具(31)外覆真空袋膜(34)形成一成型模腔，所述灌注真空泵(33)通过导气管 (5)与灌注胶液收集器(32)连通，所述灌注胶液收集器(32)通过导气管(5)与所述成 型模腔连通；所述成型模腔通过输送管路(4)与缓冲容器(21)连通。
全文摘要
本发明公开了一种超大型复合材料构件整体成型工艺及其成型系统，该整体成型工艺包括真空灌注预处理、自动混胶、真空脱泡、调压缓冲和真空灌注五个步骤，相应的成型系统包括自动混胶系统、脱泡调压缓冲系统和真空灌注系统，脱泡调压缓冲系统包括真空脱泡系统、调压泵和缓冲容器，自动混胶系统和真空灌注系统分别通过输送管路与缓冲容器相连通，真空脱泡系统和调压泵分别通过导气管与缓冲容器相连通，各条输送管路和导气管上分别设有阀门；自动混胶后得到的混合胶液注入到缓冲容器中，然后在缓冲容器内的正压和真空负压的双重压力下注入到整体成型用模具中。本发明的成型工艺具有节省原料、效率高、适用性强、产品效果好、安全环保等优点。
文档编号B29C70/34GK101585238SQ20091030394
公开日2009年11月25日 申请日期2009年7月2日 优先权日2009年7月2日
发明者刘卓峰, 彭超义, 曾竟成, 杨孚标, 杨金水, 肖加余 申请人:中国人民解放军国防科学技术大学