专利名称：工作温度超过500℃的复合材料固化成形装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种复合材料固化成形装置和方法，具体涉及一种工作温度超过 500°C的复合材料固化成形装置和方法。
背景技术：
目前生产高质量的复合材料的方法主要是热压罐成形方法。热压罐成形方法的优点是气体加压均勻，只要固化周期、固化压力、固化温度在热压罐的极限范围内，就可以适应不同材料、不同外形的复合材料的生产。但热压罐成形方法的缺点也很明显(1)作为高温高压压力容器，热压罐制造成本高。(2)热压罐内气体的温度、压力变化缓慢，控制精度差，且气体的温度和压力变化彼此影响，控制难度高。(3)为保证热压罐内气体温度均勻，需要高温高压下工作的鼓风系统，使得热压罐内部结构复杂。而且热压罐并不适合很高温度下使用，如果工作温度超过500°C，由于水的快速蒸发和对设备的腐蚀性，水不适合作冷却剂，必须使用液氮作冷却剂。但大型热压罐每分钟需要消耗600gal的液氮，已经超出液氮设备的生产能力。
发明内容
本发明的目的是克服上述问题，提供一种具有相对独立的高温高压环境，结构简单、热效率高、能耗低的工作温度超过500°C的复合材料固化成形装置和方法。实现本发明一种目的的技术方案是一种工作温度超过500°C的复合材料固化成形装置，包括高压气罐、控制系统、耐高温罐、电热管、真空袋、抽气管、热电偶信号线、热电偶、真空泵和高压气体增压泵；抽气管包括内部抽气管、中部抽气管和外部抽气管；热电偶信号线包括内部第一信号线、内部第二信号线、中部信号线和外部信号线。高压气罐包括罐体、抽气管安装组件、电源线连接件、信号线连接件、高压接口件、排气阀和密封门；罐体上设有高压加压口以及按照从上至下的次序设有3个连接孔；电源线连接件密闭固定安装在罐体的上侧连接孔处的罐壁上；抽气管安装组件密闭固定安装在罐体的中间连接孔处的罐壁上，且抽气管安装组件的位于罐体内侧的抽气管口与中部抽气管的一端密闭固定连接； 信号线连接件密闭固定安装在罐体的下侧连接孔处的罐壁上，且信号线连接件的位于罐体内侧的端口与中部信号线的一端电连接；高压接口件密闭固定安装在罐体的高压加压口处的罐壁上；密封门转动连接在罐体上，通过密封件以及锁扣能将密封门密闭锁紧在罐体上。 控制系统包括主控电路、电热管电源电路、气体增压泵电源电路和真空泵电源电路；主控电路设有电热管控制信号输出端、高压控制信号输出端、抽真空控制信号输出端和温度信号输入端；主控电路的温度信号输入端与热电偶信号线的外部信号线的一端电连接，热电偶信号线的外部信号线的另一端与高压气罐的信号线连接件的位于罐体外侧的端口电连接； 主控电路的电热管控制信号输出端通过导线与电热管电源电路的控制端电连接，电热管电源电路的电源输出端通过导线与高压气罐的电源线连接件的位于罐体外侧的相应的端口电连接；主控电路的高压控制信号输出端通过导线与气体增压泵电源电路的控制端电连接，气体增压泵电源电路的电源输出端通过导线与高压气体增压泵的电源端电连接；高压气体增压泵的输出压力能通过设备上的相应的旋钮进行设定，高压气体增压泵的高压气体输出接口与高压气管的一端密闭固定连接，高压气管的另一端与高压气罐的高压接口件的输入管口密闭固定连接；主控电路的抽真空控制信号输出端通过导线与真空泵电源电路的控制端电连接，真空泵电源电路的电源输出端通过导线与真空泵的电源端电连接，真空泵的抽气口与外部抽气管的一端密闭固定连接，外部抽气管的另一端与高压气罐的抽气管安装组件的位于罐体外侧的管接口密闭固定连接。耐高温罐包括罐主体、罐盖、抽气管密闭安装连接组件和线路密闭安装连接组件；耐高温罐的侧壁也即罐主体的侧壁上按照上下位置设有上连接孔和下连接孔，抽气管密闭安装连接组件密闭固定在罐主体的侧壁的位于上连接孔处的部位上，线路密闭安装连接组件密闭固定在罐主体的侧壁的位于下连接孔处的部位上；罐盖上设有若干10微米 100微米的通气孔。电热管设置在高压气罐的罐体中，电热管的电源输入接口电连接有导线，该导线与高压气罐的电源线连接件的位于罐体内部一侧的相应的端口电连接。真空袋包括袋体、抽气管接口和信号线连接件；抽气管接口和信号线连接件均密闭连接设置在袋体上，且抽气管接口朝向袋体外侧；热电偶设置在真空袋中， 且热电偶信号线的内部第一信号线的一端与热电偶电连接，另一端与信号线连接件的位于袋体内侧的端口电连接；热电偶信号线的内部第二信号线的一端与真空袋的信号线连接件的位于袋体外侧的端口电连接。上述耐高温罐的罐主体和罐盖外均涂覆有耐高温隔热涂料层，罐盖上的若干通气孔穿过涂覆在罐盖上的耐高温隔热涂料层。实现本发明另一种目的的技术方案是一种用上述装置进行工作温度超过500 0C 的复合材料固化成形方法，具有以下步骤①将预浸料裁剪后在模具上铺好，得到复合材料毛坯，将复合材料毛坯装入真空袋中，然后将装有复合材料毛坯的真空袋置于耐高温罐的罐主体内并定位；②将内部抽气管的一端与真空袋上的抽气管接口密闭固定连接，将内部抽气管的另一端与耐高温罐的抽气管密闭安装连接组件的位于罐主体内侧的抽气管口密闭固定连接；同时将连接在真空袋的信号线连接件的位于袋体外侧的端口上的热电偶信号线的内部第二信号线的另一端与耐高温罐的线路密闭安装连接组件的位于罐主体内侧的接线端电连接；然后向耐高温罐的罐主体中充入氧化镁粉末，将罐盖盖紧，通气孔与外界保持畅通；③打开高压气罐，先将耐高温罐放置在高压气罐1的罐口附近处，将连接在高压气罐的抽气管安装组件的位于罐体内侧的抽气管口上的中部抽气管的另一端与耐高温罐的抽气管密闭安装连接组件的位于罐主体外侧的抽气管口密闭固定连接，将连接在高压气罐的信号线连接件的位于罐体内侧的端口的中部信号线的另一端与耐高温罐的线路密闭安装连接组件的位于罐主体外侧的端口电连接；然后将耐高温罐放入高压气罐中，关闭高压气罐；④通过主控电路控制电热管通电，电热管的热量通过氧化镁粉末传递给复合材料毛坯，使复合材料毛坯升温至500°C 600°C，同时通过控制高压气体增压泵的输出压力而将高压气罐内的压力调节至IOMI^a 20MPa，使复合材料毛坯在该温度和压力下固化成形；⑤ 固化反应完成后，将电热管断电，打开排气阀，再打开密封门，取出耐高温罐，打开罐盖，倒出氧化镁粉末，取出真空袋，剖开真空袋后则得到复合材料毛坯固化成形后的复合材料制件。上述步骤④中的具体过程为将电热管通电，电热管功率为350kW，在15min内使复合材料毛坯温度升至500°C，同时压力逐步增加至IOMPa ；然后，在30min内将电热管的功率逐步降至150kW，使温度逐步升至600°C，同时压力逐步增加至15MPa ；接着，在120min 内将电热管的功率逐步降至50kW，在600°C保温，同时压力逐步增加至20MPa ；再接着，在 30min内将电热管的功率逐步降至OkW，同时压力逐步降低至15MPa ；最后，在Mi内将压力逐步降低至常压，复合材料毛坯的温度则逐步降至室温，在此温度压力变化过程中，复合材料毛坯7固化成形为相应的制件；在电热管进行加热的整个过程中高压气罐内的压力进行相应的调节。上述在电热管加热的整个过程中高压气罐内的压力在IOMPa 20MPa内调节。本发明具有积极的效果(1)本发明的装置结构简单，通过高压气罐控制压力，通过电热管控制温度，温度、压力调节彼此独立。(2)本发明将复合材料毛坯装入真空袋后置于耐高温罐中，并在耐高温罐中充入氧化镁粉末，由于氧化镁是电热管中包围电极丝的常用材料，可在1000°C以上温度稳定工作，其导热性能比空气高三个数量级，因此电热管加热产生的热量经过氧化镁可以迅速使复合材料毛坯升温，从而使耐高温罐内的复合材料毛坯得到一个独立的高温环境，温度控制精度高。(3)由于高压气罐内的压力很大，在耐高温罐的罐盖上设置通气孔可使耐高温罐内外压力均衡，这样减少了内部热量的散失。(4)本发明在耐高温罐外涂覆有耐高温隔热涂料层(如导弹发射架用防导弹尾焰烧蚀的涂料)，这样可将热量封闭在耐高温罐中，使高温环境存在压力容器(高压气罐)内的局部，压力容器内部温度明显低于耐高温罐内部温度，对压力容器及内部设备的要求大大降低。(5)本发明使用电力作能源，电热管加热热效率高，能耗低。
图1为本发明的装置示意图。图2为图1中高压气罐的结构示意图。上述附图中的标记如下 底座10，
高压气罐1，罐体11，抽气管安装组件12，电源线连接件13，信号线连接件14，高压接口件15，排气阀16，
控制系统2，主控电路20，电热管电源电路21，气体增压泵电源电路22，真空泵电源电路23，
耐高温罐3，罐主体31，罐盖32，通气孔32-1，耐高温隔热涂料层5， 电热管4，氧化镁粉末6，复合材料毛坯7，真空袋8，热电偶81， 支架91，小车92，轨道93，锁定装置94，真空泵95，高压气体增压泵96。
具体实施例方式(实施例1)
见图1，本实施例的工作温度超过500°c的复合材料固化成形装置包括高压气罐1、控制系统2、耐高温罐3、电热管4、氧化镁粉末6、真空袋8、抽气管、热电偶信号线、热电偶81、 支架91、小车92、轨道93、锁定装置94、真空泵95和高压气体增压泵96。抽气管包括内部抽气管、中部抽气管和外部抽气管。热电偶信号线包括内部第一信号线、内部第二信号线、中部信号线和外部信号线。仍见图1，控制系统2、真空泵95、高压气体增压泵96、外部抽气管和外部信号线均设置在高压气罐1外；电热管4、小车92、轨道93和锁定装置94均设置在高压气罐1的罐体中。使用时，耐高温罐3、支架91、真空袋8、热电偶81、内部抽气管、中部抽气管、内部信号线和中部信号线设置在高压气罐1内。见图2，高压气罐1包括罐体11、抽气管安装组件12、电源线连接件13、信号线连接件14、高压接口件15、排气阀16和密封门。罐体11上设有高压加压口以及按照从上至下的次序设有3个连接孔。电源线连接件13密闭固定安装在罐体11的上侧连接孔处的罐壁上。抽气管安装组件12密闭固定安装在罐体11的中间连接孔处的罐壁上，且抽气管安装组件12的位于罐体内侧的抽气管口与中部抽气管的一端密闭固定连接。信号线连接件 14密闭固定安装在罐体11的下侧连接孔处的罐壁上，且信号线连接件14的位于罐体内侧的端口与中部信号线的一端电连接。高压接口件15密闭固定安装在罐体11的高压加压口处的罐壁上。密封门转动连接在罐体11上，通过密封件以及锁扣能将密封门密闭锁紧在罐体11上。见图1，高压气罐1坐落在底座10上，底座10固定在地面上。仍见图1，轨道93有2根，沿前后向平行固定在高压气罐1的罐体11上，位于罐体 11的底部且朝向上方。锁定装置设置在小车92上，小车92由其车轮坐落在轨道93上，且小车92的车轮能相对于轨道93滚动，从而使得小车92能相对于轨道93进行前后向的运动。当小车92在轨道93上运行至设定位置时，释放锁定装置的锁舌至轨道93所开设锁孔中则能将小车92锁定在轨道93上。见图1，控制系统2包括主控电路20、电热管电源电路21、气体增压泵电源电路22 和真空泵电源电路23。主控电路20为常用工控机，该工控机设有电热管控制信号输出端 Al端、高压控制信号输出端A2端、抽真空控制信号输出端A3端和温度信号输入端Bl端。主控电路20的温度信号输入端Bl端与热电偶信号线的外部信号线的一端电连接，热电偶信号线的外部信号线的另一端与高压气罐1的信号线连接件14的位于罐体11 外侧的端口电连接。主控电路20的电热管控制信号输出端Al端通过导线与电热管电源电路21的控制端电连接，电热管电源电路21的电源输出端通过导线与高压气罐1的电源线连接件13 的位于罐体11外侧的相应的端口电连接。主控电路20的高压控制信号输出端A2端通过导线与气体增压泵电源电路22的控制端电连接，气体增压泵电源电路22的电源输出端通过导线与高压气体增压泵96的电源端电连接。高压气体增压泵96的输出压力能通过设备上的相应的旋钮进行设定，高压气体增压泵96的高压气体输出接口与高压气管的一端密闭固定连接，高压气管的另一端与高压气罐1的高压接口件15的输入管口密闭固定连接。主控电路20的抽真空控制信号输出端A3端通过导线与真空泵电源电路23的控制端电连接，真空泵电源电路23的电源输出端通过导线与真空泵95的电源端电连接，真空泵95的抽气口与外部抽气管的一端密闭固定连接，外部抽气管的另一端与高压气罐1的抽气管安装组件12的位于罐体11外侧的管接口密闭固定连接。电热管4设置在高压气罐1的罐体11中。电热管4的电源输入接口电连接有导线，该导线与高压气罐1的电源线连接件13的位于罐体11内部一侧的相应的端口电连接。
真空袋8包括袋体、抽气管接口和信号线连接件；抽气管接口和信号线连接件均密闭连接设置在袋体上，且抽气管接口朝向袋体外侧。热电偶81设置在真空袋8中，且热电偶信号线的内部第一信号线的一端与热电偶81电连接，另一端与信号线连接件的位于袋体内侧的端口电连接；热电偶信号线的内部第二信号线的一端与真空袋8的信号线连接件的位于袋体外侧的端口电连接。使用时，待成型的复合材料毛坯7设置在真空袋8中。耐高温罐3包括罐主体31、罐盖32、抽气管密闭安装连接组件和线路密闭安装连接组件。耐高温罐3的侧壁也即罐主体31的侧壁上按照上下位置设有上连接孔和下连接孔，抽气管密闭安装连接组件密闭固定在罐主体31的侧壁的位于上连接孔处的部位上，线路密闭安装连接组件密闭固定在罐主体31的侧壁的位于下连接孔处的部位上。罐盖32上设有若干50微米左右的通气孔32-1 ；耐高温罐3的罐主体31和罐盖32外均涂覆有耐高温隔热涂料层5，罐盖32上的若干通气孔32-1穿过涂覆在罐盖32上的耐高温隔热涂料层 5。使用时，支架91放入耐高温罐3的罐主体31中，且可拆式固定在耐高温罐3上，装有待成型的复合材料毛坯7的真空袋8设置在耐高温罐3中，且可拆式固定在支架91上， 耐高温罐3设置在高压气罐1的罐体11中，且可拆式固定在小车92上。使用时，内部抽气管的一端与真空袋8的抽气管接口密闭固定连接，另一端与耐高温罐3的抽气管密闭安装连接组件的位于罐主体31内侧的抽气管口密闭固定连接；耐高温罐3的抽气管密闭安装连接组件的位于罐主体31外侧的抽气管口与中部抽气管的另一端密闭固定连接。使用时，热电偶信号线的内部第二信号线的另一端与耐高温罐3的线路密闭安装连接组件的位于罐主体31内侧的端口电连接；耐高温罐3的线路密闭安装连接组件的位于罐主体31外侧的端口与热电偶信号线的中部信号线的另一端电连接。采用上述装置进行工作温度超过500°C的复合材料固化成形方法具有以下步骤 ①将预浸料裁剪后在模具上铺好，得到复合材料毛坯7，将复合材料毛坯7装入真空袋8中。然后将装有复合材料毛坯7的真空袋8粘结固定在支架91上，再将支架91连同装有复合材料毛坯7的真空袋8放入耐高温罐3的罐主体31内并通过粘结的方法定位。②将内部抽气管的一端与真空袋8上的抽气管接口密闭固定连接，将内部抽气管的另一端与耐高温罐3的抽气管密闭安装连接组件的位于罐主体31内侧的抽气管口密闭固定连接。同时将连接在真空袋8的信号线连接件的位于袋体外侧的端口上的热电偶信号线的内部第二信号线的另一端与耐高温罐3的线路密闭安装连接组件的位于罐主体31内侧的接线端电连接。然后向耐高温罐3的罐主体31中充入氧化镁粉末6，将罐盖32盖上，并用螺栓紧固。然后在罐主体31和罐盖32外层涂覆有耐高温隔热涂料5，但罐盖32上的通气孔32-1 与外界保持通畅。③打开高压气罐1，先将耐高温罐3放置在高压气罐1的罐口附近处，将连接在高压气罐1的抽气管安装组件12的位于罐体内侧的抽气管口上的中部抽气管的另一端与耐高温罐3的抽气管密闭安装连接组件的位于罐主体31外侧的抽气管口密闭固定连接，将连接在高压气罐1的信号线连接件14的位于罐体内侧的端口的中部信号线的另一端与耐高温罐3的线路密闭安装连接组件的位于罐主体31外侧的端口电连接。再将耐高温罐3放置在位于高压气罐1中的小车92上，并通过双面胶粘结固定在小车92上，推动小车92至高压气罐1中的设定位置，释放锁定装置的锁舌至轨道93所开设的锁孔中，而将小车92锁定在轨道93上。然后，关闭高压气罐1，此时的压力为0. IMPa0④通过主控电路20控制电热管4通电，电热管的热量通过氧化镁粉末6传递给复合材料毛坯7，使复合材料毛坯7升温至500°C 600°C，同时通过控制高压气体增压泵96 的输出压力而将高压气罐1内的压力调节至IOMPa 20MPa，使复合材料毛坯7在该温度和压力下固化成形。具体过程为将电热管4通电，电热管功率为350kW，在15min内使复合材料毛坯7 温度升至500°C，同时压力逐步增加至lOMPa。然后，在30min内将电热管4的功率逐步降至150kW，使温度逐步升高至600°C，同时压力逐步增加至15MPa。接着，在120min内将电热管4的功率逐步降至50kW，在600°C保温，同时压力逐步增加至20MPa。再接着，在30min内将电热管4的功率逐步降至OkW，同时压力逐步降至15MPa。最后，在他内将压力逐步降低至常压，复合材料毛坯7的温度则逐步降至室温 (0。C 40°C)，在此温度压力变化过程中，复合材料毛坯7固化成形为相应的制件。整个过程中高压气罐1内的压力保持在IOMPa 20MPa。⑤固化反应完成后，将电热管4断电，打开排气阀16，再打开密封门，取出耐高温罐3，打开罐盖32，倒出氧化镁粉末6，取出真空袋8，剖开真空袋8后则得到复合材料毛坯 7固化成形后的复合材料制件。该复合材料制件的形状与复合材料毛坯7的形状相同。
权利要求
1. 一种工作温度超过500°C的复合材料固化成形装置，其特征在于包括高压气罐(I)、控制系统(2)、耐高温罐(3)、电热管(4)、真空袋(8)、抽气管、热电偶信号线、热电偶 (81)、真空泵(95)和高压气体增压泵(96);抽气管包括内部抽气管、中部抽气管和外部抽气管；热电偶信号线包括内部第一信号线、内部第二信号线、中部信号线和外部信号线；高压气罐(1)包括罐体(11)、抽气管安装组件(12)、电源线连接件(13)、信号线连接件 (14)、高压接口件(15)、排气阀(16)和密封门；罐体(11)上设有高压加压口以及按照从上至下的次序设有3个连接孔；电源线连接件(13 )密闭固定安装在罐体(11)的上侧连接孔处的罐壁上；抽气管安装组件(12)密闭固定安装在罐体(11)的中间连接孔处的罐壁上，且抽气管安装组件(12)的位于罐体内侧的抽气管口与中部抽气管的一端密闭固定连接；信号线连接件(14)密闭固定安装在罐体(11)的下侧连接孔处的罐壁上，且信号线连接件(14) 的位于罐体内侧的端口与中部信号线的一端电连接；高压接口件(15)密闭固定安装在罐体(11)的高压加压口处的罐壁上；密封门转动连接在罐体(11)上，通过密封件以及锁扣能将密封门密闭锁紧在罐体(11)上；控制系统(2)包括主控电路(20)、电热管电源电路(21 )、气体增压泵电源电路(22)和真空泵电源电路(23);主控电路(20)设有电热管控制信号输出端、高压控制信号输出端、抽真空控制信号输出端和温度信号输入端；主控电路(20)的温度信号输入端与热电偶信号线的外部信号线的一端电连接，热电偶信号线的外部信号线的另一端与高压气罐(1)的信号线连接件(14)的位于罐体(11)外侧的端口电连接；主控电路(20)的电热管控制信号输出端通过导线与电热管电源电路(21)的控制端电连接，电热管电源电路(21)的电源输出端通过导线与高压气罐(1)的电源线连接件(13)的位于罐体(11)外侧的相应的端口电连接；主控电路(20)的高压控制信号输出端通过导线与气体增压泵电源电路(22)的控制端电连接，气体增压泵电源电路(22)的电源输出端通过导线与高压气体增压泵(96)的电源端电连接；高压气体增压泵(96)的输出压力能通过设备上的相应的旋钮进行设定，高压气体增压泵(96)的高压气体输出接口与高压气管的一端密闭固定连接，高压气管的另一端与高压气罐(1)的高压接口件(15 )的输入管口密闭固定连接；主控电路(20 )的抽真空控制信号输出端通过导线与真空泵电源电路(23)的控制端电连接，真空泵电源电路(23)的电源输出端通过导线与真空泵(95)的电源端电连接，真空泵(95)的抽气口与外部抽气管的一端密闭固定连接，外部抽气管的另一端与高压气罐(1)的抽气管安装组件(12)的位于罐体(II)外侧的管接口密闭固定连接；耐高温罐(3)包括罐主体(31)、罐盖(32)、抽气管密闭安装连接组件和线路密闭安装连接组件；耐高温罐(3)的侧壁也即罐主体(31)的侧壁上按照上下位置设有上连接孔和下连接孔，抽气管密闭安装连接组件密闭固定在罐主体(31)的侧壁的位于上连接孔处的部位上，线路密闭安装连接组件密闭固定在罐主体(31)的侧壁的位于下连接孔处的部位上；罐盖(32)上设有若干10微米 100微米的通气孔(32-1)；电热管(4)设置在高压气罐(1)的罐体(11)中，电热管(4)的电源输入接口电连接有导线，该导线与高压气罐(1)的电源线连接件(13)的位于罐体(11)内部一侧的相应的端口电连接；真空袋(8)包括袋体、抽气管接口和信号线连接件；抽气管接口和信号线连接件均密闭连接设置在袋体上，且抽气管接口朝向袋体外侧；热电偶(81)设置在真空袋(8)中，且热电偶信号线的内部第一信号线的一端与热电偶(81)电连接，另一端与信号线连接件的位于袋体内侧的端口电连接；热电偶信号线的内部第二信号线的一端与真空袋(8)的信号线连接件的位于袋体外侧的端口电连接。
2.根据权利要求1所述的工作温度超过500°C的复合材料固化成形装置，其特征在于 耐高温罐(3)的罐主体(31)和罐盖(32)外均涂覆有耐高温隔热涂料层(5)，罐盖(32)上的若干通气孔(32-1)穿过涂覆在罐盖(32 )上的耐高温隔热涂料层(5 )。
3.一种用权利要求1所述的装置进行工作温度超过500°C的复合材料固化成形方法， 其特征在于具有以下步骤①将预浸料裁剪后在模具上铺好，得到复合材料毛坯(7)，将复合材料毛坯(7)装入真空袋(8 )中，然后将装有复合材料毛坯(7 )的真空袋(8 )置于耐高温罐(3 )的罐主体(31)内并定位；②将内部抽气管的一端与真空袋(8)上的抽气管接口密闭固定连接，将内部抽气管的另一端与耐高温罐(3)的抽气管密闭安装连接组件的位于罐主体(31)内侧的抽气管口密闭固定连接；同时将连接在真空袋(8)的信号线连接件的位于袋体外侧的端口上的热电偶信号线的内部第二信号线的另一端与耐高温罐(3)的线路密闭安装连接组件的位于罐主体 (31)内侧的接线端电连接；然后向耐高温罐(3)的罐主体(31)中充入氧化镁粉末(6)，将罐盖(32)盖紧，通气孔(32-1)与外界保持畅通；③打开高压气罐(1)，先将耐高温罐(3)放置在高压气罐1的罐口附近处，将连接在高压气罐(1)的抽气管安装组件(12)的位于罐体内侧的抽气管口上的中部抽气管的另一端与耐高温罐(3)的抽气管密闭安装连接组件的位于罐主体(31)外侧的抽气管口密闭固定连接，将连接在高压气罐(1)的信号线连接件(14)的位于罐体内侧的端口的中部信号线的另一端与耐高温罐(3)的线路密闭安装连接组件的位于罐主体(31)外侧的端口电连接；然后将耐高温罐(3)放入高压气罐(1)中，关闭高压气罐(1)；④通过主控电路(20)控制电热管(4 )通电，电热管的热量通过氧化镁粉末(6 )传递给复合材料毛坯(7)，使复合材料毛坯(7)升温至500°C 600°C，同时通过控制高压气体增压泵(96)的输出压力而将高压气罐(1)内的压力调节至IOMPa 20MPa，使复合材料毛坯(7) 在该温度和压力下固化成形；⑤固化反应完成后，将电热管(4)断电，打开排气阀(16)，再打开密封门，取出耐高温罐(3)，打开罐盖(32)，倒出氧化镁粉末(6)，取出真空袋(8)，剖开真空袋(8)后则得到复合材料毛坯(7)固化成形后的复合材料制件。
4.根据权利要求3所述的工作温度超过500°C的复合材料固化成形方法，其特征在于 步骤④中的具体过程为将电热管(4)通电，电热管功率为350kW，在15min内使复合材料毛坯(7)温度升至 500°C，同时压力逐步增加至IOMPa ；然后，在30min内将电热管(4)的功率逐步降至150kW，使温度逐步升至600°C，同时压力逐步增加至15MPa ；接着，在120min内将电热管(4)的功率逐步降至50kW，在600°C保温，同时压力逐步增加至20MPa ；再接着，在30min内将电热管(4)的功率逐步降至OkW，同时压力逐步降低至15MPa ；最后，在他内将压力逐步降低至常压，复合材料毛坯(7)的温度则逐步降至室温 (0°C 40°C)，在此温度压力变化过程中，复合材料毛坯7固化成形为相应的制件；在电热管(4)进行加热的整个过程中高压气罐(1)内的压力进行相应的调节。
5.根据权利要求3所述的工作温度超过500°C的复合材料固化成形方法，其特征在于 在电热管(4)加热的整个过程中高压气罐(1)内的压力在IOMPa 20MPa内调节。
全文摘要
本发明公开了一种工作温度超过500℃的复合材料固化成形装置和方法。该装置包括高压气罐、控制系统、耐高温罐、电热管、真空袋、抽气管、热电偶信号线、热电偶、真空泵和高压气体增压泵。该方法包括将装有复合材料毛坯的真空袋置于耐高温罐的罐主体内并定位；向耐高温罐的罐主体中充入氧化镁粉末；将耐高温罐放入高压气罐中，关闭高压气罐；通过主控电路控制电热管通电，使复合材料毛坯升温至500℃～600℃，同时压力调节至10MPa～20MPa，使复合材料毛坯在该温度和压力下固化成形。本发明的装置结构简单，通过高压气罐控制压力，通过电热管控制温度，温度、压力调节彼此独立。
文档编号B29C70/54GK102275306SQ20111011848
公开日2011年12月14日 申请日期2011年5月9日 优先权日2011年5月9日
发明者何庆, 刘浏, 池龙珠, 范真, 谈衡 申请人:江苏技术师范学院