一种低成本低能耗预浸料成型装置及工艺的制作方法

本发明涉及预浸料成型技术领域，具体涉及一种低成本低能耗预浸料成型装置及工艺。

背景技术：

预浸料是用树脂基体在严格控制的条件下浸渍连续纤维或织物，制成树脂基体与增强体的组合物，是制造复合材料的中间材料，预浸料作为原料的符合材料制品一直以力学性能好、性能稳定均匀、可有效含胶和厚度、挥发分少对人员健康友好等优点一直作为复合材料高端市场的宠儿，其主要应用于航空航天、智能制造、高端体育用品、高端汽车等领域。

预浸料成型过程中需要进行加热固化，传统的预浸料加热固化方法是将成型模具置于烘箱、热压罐等加热设备内进行，然而，烘箱、热压罐等加热设备投入很大，一般的企业难以承受，另外，加热的冗余空间很大，造成了能量的浪费，能耗较高，再者，烘箱、热压罐等加热设备尺寸较大，占地面积较大，且难以移动，场地利用率不高。也有人考虑在模具中内置电机热丝的方式对预浸料进行加热固化，但其存在加热不均匀、成型质量差的问题。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明提供了一种低成本低能耗预浸料成型装置及工艺，以使设备投入更小，能耗更低，场地利用率更高，且加热均匀并能够有效保证加热固化的质量。

一方面，本发明提供了一种低成本低能耗预浸料成型装置，包括：

成型模具，所述成型模具的顶部具有预浸料定型面；

蒸汽罩，所述蒸汽罩罩设于所述成型模具的底部，蒸汽罩与成型模具密封连接；

蒸汽加热机构，所述蒸汽加热机构包括至少一设于所述蒸汽罩底部的储水罐、以及用于对所述储水罐内的水进行加热的加热器，所述储水罐与所述蒸汽罩密封连接，并与该蒸汽罩连通。

进一步地，所述加热器为置于所述储水罐内的加热棒。

进一步地，所述蒸汽罩的侧部连接有进水阀门。

进一步地，所述蒸汽罩的侧部连接有泄压装置。

进一步地，所述储水罐下部的外侧连接有液位计，所述液位计的上端接入所述蒸汽罩。

进一步地，还包括控制器，控制器内置计时模块，所述成型模具内设置有温度传感器，所述控制器分别与所述温度传感器和加热器电连接。

进一步地，所述蒸汽罩外设置有保温层。

另一方面，本发明提供了一种低成本低能耗预浸料成型工艺，该工艺采用上述成型装置，包括如下步骤：

步骤s10，通过进水阀门向储水罐中加水，加水完成后关闭进水阀门；

步骤s20，预浸料压制成型于成型模具的预浸料定型面；

步骤s30，预浸料外包覆保温材料；

步骤s40，控制加热器对储水罐内的水进行加热产生高温蒸汽，高温蒸汽进入蒸汽罩内并对成型模具进行加热，进而对预浸料进行加热固化；

步骤s50，预浸料固化完成后脱模。

进一步地，所述步骤s20具体包括如下步骤：

步骤s21，成型模具的预浸料定型面涂覆脱模剂；

步骤s22，成型模具的预浸料定型面上铺预浸料；

步骤s23，预浸料上铺脱模布；

步骤s24，脱模布上铺透气毡；

步骤s25，透气毡外包覆真空袋，真空袋的外围与预浸料之间通过密封胶条密封，真空袋上设置抽气口，抽气口连接真空泵对真空袋的内侧进行抽气。

本发明的有益效果体现在：本申请在成型模具下设置蒸汽加热机构，预浸料加热固化时，直接对储水罐中的水进行加热产生高温蒸汽，高温蒸汽进入蒸汽罩并与成型模具的底部接触传热，进而对成型模具预浸料定型面上的预浸料进行加热固化，相对于现有技术，本申请不需要增加大型加热设备(如烘箱、热压罐)，设备投入更小，热量利用率更高，能耗更低，实现了设备的小型化，方便移动，场地利用率更高，并且，采用加热水产生蒸汽的方式对成型模具进行加热，加热更加均匀，蒸汽的温度受蒸汽罩内的蒸汽压力影响，加热的温度易于控制，加热的温度范围较大，能够有效保证加热固化的质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明实施例提供的低成本低能耗预浸料成型装置的结构示意图；

图2为图1的侧视图；

图3为图2的a-a剖视图；

图4为本发明实施例预浸料加热固化时的示意图。

附图中，100-成型模具；110-预浸料定型面；200-蒸汽罩；300-蒸汽加热机构；310-储水罐；320-加热器；330-进水阀门；340-泄压装置；350-液位计；400-预浸料；500-脱模布；600-透气毡；700-真空袋；710-密封胶条；720-抽气口。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

如图1-图4所示，本发明实施例提供了一种低成本低能耗预浸料成型装置，包括成型模具100、蒸汽罩200和蒸汽加热机构300。

成型模具100的顶部具有预浸料定型面110，预浸料400铺层时，先在成型模具100的预浸料定型面110涂覆脱模剂，再在预浸料定型面110依次铺预浸料400、脱模布500、透气毡600和真空袋700，真空袋700的外围与预浸料400之间通过密封胶条710密封，真空袋700上设置抽气口720，抽气口720连接真空泵对真空袋700的内侧进行抽气，即可通过气压将预浸料400压紧定型于预浸料定型面110上。

蒸汽罩200罩设于成型模具100的底部，蒸汽罩200与成型模具100密封连接。

蒸汽加热机构300包括至少一设于蒸汽罩200底部的储水罐310、以及用于对储水罐310内的水进行加热的加热器320，储水罐310与蒸汽罩200密封连接，并与该蒸汽罩200连通，使得加热储水罐310内的水产生的高温高压蒸汽能够进入蒸汽罩200并对成型模具100进行加热。本实施例中，加热器320优选为置于储水罐310内的加热棒，在其它实施例中，加热器320也可为加热网套或其它加热设备。

本实施例中，蒸汽罩200的侧部连接有进水阀门330，以便于通过进水阀门330向储水罐310加水，预浸料400加热固化的过程中，进水阀门330关闭，以保证蒸汽罩200内的蒸汽压力。

本实施例中，蒸汽罩200的侧部连接有泄压装置340(即泄压阀)，当蒸汽罩200内的蒸汽压力超过该泄压装置340的阈值时，泄压装置340排出蒸汽泄压，从而防止蒸汽罩200内的气压过高造成危险。

本实施例中，储水罐310下部的外侧连接有液位计350，液位计350的上端接入蒸汽罩200，使得储水罐310和液位计350分别与蒸汽罩200连通构成连通器，这样便于通过液位计350观察储水罐310中的液位高度，防止加热器320干烧。

本实施例还包括控制器，控制器内置计时模块，成型模具100内设置有温度传感器(即热电偶)，控制器分别与温度传感器和加热器320电连接。预浸料400加热固化时，温度传感器检测预浸料400实时加热温度t1并反馈给控制器，控制器将预浸料400实时加热温度t1与目标加热温度t0比较，若t1大于t0，则控制器控制加热器320增大加热功率，若t1小于t0，控制器控制加热器320减小加热功率，若t1＝t0，则加热器320维持加热功率不便，这样能够达到自动精确控制预浸料400加热温度的目的。控制器内置计时模块，可通过控制器自动控制预浸料400的加热时间。

本实施例中，蒸汽罩200外设置有保温层，保温层具有保温隔热的作用，能够有效减少热能的损失。

本发明实施例还提供了一种低成本低能耗预浸料成型工艺，该工艺采用上述成型装置，如图4所示，包括如下步骤：

步骤s10，通过进水阀门330向储水罐310中加水，加水时，根据液位计350判断加入2/3即可，加水完成后关闭进水阀门330。

步骤s20，预浸料400压制成型于成型模具100的预浸料定型面110，其具体通过步骤s21-步骤s25实现。

步骤s21，成型模具100的预浸料定型面110涂覆脱模剂，保证均匀到位；

步骤s22，成型模具100的预浸料定型面110上铺预浸料400，保证均匀密实到位；

步骤s23，预浸料400上铺脱模布500，便于后期脱模；

步骤s24，脱模布500上铺透气毡600，有利于后期真空抽吸，吸出预浸料400中多余的树脂；

步骤s25，透气毡600外包覆真空袋700，真空袋700的外围与预浸料400之间通过密封胶条710密封，真空袋700上设置抽气口720，抽气口720连接真空泵对真空袋700的内侧进行抽气。

步骤s30，预浸料400外包覆保温材料，以对预浸料400进行保温，防止预浸料400的内侧温度不一致而影响预浸料400加热固化的质量。

步骤s40，控制加热器320对储水罐310内的水进行加热产生高温蒸汽，高温蒸汽进入蒸汽罩200内并对成型模具100进行加热，进而对预浸料400进行加热固化，加热过程中，需要观察液位计350，防止缺水干烧。

由于蒸汽罩200内的气压越高,储水罐310内水的沸点就越高，蒸汽罩200内的气压越低,储水罐310内水沸点就越低，因而本申请可通过控制蒸汽罩200内的蒸汽压力，来控制水的沸点，进而控制高温蒸汽的温度，例如：高温蒸汽为100℃，蒸汽罩200内的气压对应为1个大气压；高温蒸汽为120℃，蒸汽罩200内的气压对应为2个大气压，针对不同的预浸料，需要将高温蒸汽控制在不同的温度。

步骤s50，预浸料400固化完成后脱模。

本申请在成型模具100下设置蒸汽加热机构300，预浸料400加热固化时，直接对储水罐310中的水进行加热产生高温蒸汽，高温蒸汽进入蒸汽罩200并与成型模具100的底部接触传热，进而对成型模具100预浸料定型面110上的预浸料400进行加热固化，相对于现有技术，本申请不需要增加大型加热设备(如烘箱、热压罐)，设备投入更小，热量利用率更高，能耗更低，实现了设备的小型化，方便移动，场地利用率更高，并且，采用加热水产生蒸汽的方式对成型模具100进行加热，加热更加均匀，蒸汽的温度受蒸汽罩200内的蒸汽压力影响，加热的温度易于控制，加热的温度范围较大，能够有效保证加热固化的质量。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。