一种热压罐固化度动态控制方法和装置与流程

本发明属于碳纤维复合材料生产装备，尤其涉及一种热压罐固化度动态控制方法和装置。

背景技术：

1、热压罐固化工艺的选择设置和温度、压力的精准自动控制是体现热压罐设备性能的主要因素，该工艺过程主要包括：压力升降控制、加热阶段、保温阶段、冷却阶段。

2、常规热压罐在使用过程中，通常只考虑产品温度的一致性，产品固化度未参与到热压罐设备控制中，这是因为现有热压罐无法判断复材产品在固化时不同部位是否同时达到相同固化度要求。

3、热压罐无法考虑复合材料在固化过程中因化学反应自身发热引起的温度变化，对复材制品的温度控制存在盲区，控温只能后置环节调整，无法实现温度与压力实时提前预判与动态自动调整功能。

4、应用热压罐进行固化过程时保障复材产品各部位固化度的一致性，有利于提高复材产品固化后性能的一致性。同时，复合材料在固化过程中因化学反应自身会发热，这使热压罐设备控温的难度进一步提高，必须将设备控制方法与固化度相联系，才能实现应用固化度对热压罐进行动态控制，需要设备能灵活拓展更多的控温手段，并与主控制系统相融合。

技术实现思路

1、本发明提出一种热压罐固化度动态控制方法和装置，通过构建基于热压罐的温度、流速、压力控制与产品固化度的关联式，开发高性能固化控制系统，结合三维可视化技术建立热压罐可视化智能管控平台。

2、本发明第一方面提供一种热压罐固化度动态控制方法，应用于热压罐中，所述热压罐中设置有至少一个传感器，所述方法包括：

3、获取预设时间段内复合材料各部位处传感器检测到的复合材料温度t；

4、根据预设时间段内的各部位处的复合材料温度t，采用公式和确定各部位的固化度；

5、在各部位的固化度不一致时，对热压罐进行局部控温实现热压罐固化度动态控制；

6、其中，hr为树脂固化反应放热量、α为固化度参数，t为复合材料温度，ρ为产品密度、c为产品比热，τ为时间、a为产品热扩散系数，为拉普拉斯算符，m和n为反应级数，ai为前项系数，ei为反应活化能，r为普适气体常数。

7、可选的，所述方法还包括：

8、将各部位的固化度在上位机的实时监测与分析模块中进行实时可视化显示，并显示复合材料产品不同部位的固化度达到100％的时间，可视化显示固化度的均匀性。

9、可选的，所述热压罐包括：模具、辅助加热单元；

10、辅助加热单元延热压罐长度方向或气流流动方向，分区布置，通过上位机或可编程控制器下达的加热器工作指令完成加热工序；

11、辅助加热单元，可以采用电加热，也可以通过管路采用油、水、气介质进行加热或制冷，或多种组合混合使用；

12、每个辅助加热单元可以独立工作，也可以组合使用；

13、辅助加热单元可以独立设置使用，通过先加热气流再加热复材产品；或同模具结合为一体式结构，通过热传导直接加热模具。

14、可选的，在各部位的固化度不一致时，对热压罐进行局部控温实现热压罐固化度动态控制，包括：

15、在各部位的固化度中确定最大固化度；

16、对于固化度低于最大固化度的部位，控制该部位处的热压罐内循环气流传热及辅助加热单元加热温度实现热压罐固化度动态控制。

17、本发明第二方面提供一种热压罐固化度动态控制装置，应用于热压罐中，所述热压罐中设置有至少一个传感器，所述装置包括：

18、温度获取模块，用于获取预设时间段内复合材料各部位处传感器检测到的复合材料温度t；

19、固化度获取模块，用于根据预设时间段内的各部位处的复合材料温度t，采用公式和确定各部位的固化度；

20、动态控制模块，用于在各部位的固化度不一致时，对热压罐进行局部控温实现热压罐固化度动态控制；

21、其中，hr为树脂固化反应放热量、α为固化度参数，t为复合材料温度，ρ为产品密度、c为产品比热，τ为时间、a为产品热扩散系数，▽2为拉普拉斯算符，m和n为反应级数，ai为前项系数，ei为反应活化能，r为普适气体常数。

22、可选的，所述装置还包括：

23、显示模块，用于将各部位的固化度在上位机的实时监测与分析模块中进行实时可视化显示，并显示复合材料产品不同部位的固化度达到100％的时间，可视化显示固化度的均匀性。

24、可选的，所述热压罐包括：模具、辅助加热单元；

25、辅助加热单元延热压罐长度方向或气流流动方向，分区布置，通过上位机或可编程控制器下达的加热器工作指令完成加热工序；

26、辅助加热单元，可以采用电加热，也可以通过管路采用油、水、气介质进行加热或制冷，或多种组合混合使用；

27、每个辅助加热单元可以独立工作，也可以组合使用；

28、辅助加热单元可以独立设置使用，通过先加热气流再加热复材产品；或同模具结合为一体式结构，通过热传导直接加热模具。

29、可选的，动态控制模块，具体用于：

30、在各部位的固化度中确定最大固化度；

31、对于固化度低于最大固化度的部位，控制该部位处的热压罐内循环气流传热及辅助加热单元加热温度实现热压罐固化度动态控制。

32、本发明提供一种热压罐固化度动态控制方法，与现有技术相比，操作更简单，固化工艺设置更灵活，弥补了现有技术无法考虑复合材料制品固化发热对产品温度一致性的影响。将复材产品固化完成度在上位机进行实时可视化显示，并可预测显示产品不同部位的固化度达到100％的时间。

技术特征：

1.一种热压罐固化度动态控制方法，其特征在于，应用于热压罐中，所述热压罐中设置有至少一个传感器，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的热压罐固化度动态控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

3.根据权利要求1所述的热压罐固化度动态控制方法，其特征在于，所述热压罐包括：模具、辅助加热单元；

4.根据权利要求1所述的热压罐固化度动态控制方法，其特征在于，在各部位的固化度不一致时，对热压罐进行局部控温实现热压罐固化度动态控制，包括：

5.一种热压罐固化度动态控制装置，其特征在于，应用于热压罐中，所述热压罐中设置有至少一个传感器，所述装置包括：

6.根据权利要求5所述的热压罐固化度动态控制装置，其特征在于，所述装置还包括：

7.根据权利要求5所述的热压罐固化度动态控制装置，其特征在于，所述热压罐包括：模具、辅助加热单元；

8.根据权利要求5所述的热压罐固化度动态控制装置，其特征在于，动态控制模块，具体用于：

技术总结
本发明提供一种热压罐固化度动态控制方法和装置，该方法包括：获取预设时间段内复合材料各部位处传感器检测到的复合材料温度T；根据预设时间段内的各部位处的复合材料温度T，采用公式和确定各部位的固化度；在各部位的固化度不一致时，对热压罐进行局部控温实现热压罐固化度动态控制。操作更简单，固化工艺设置更灵活，弥补了现有技术无法考虑复合材料制品固化发热对产品温度一致性的影响。将复材产品固化完成度在上位机进行实时可视化显示，并可预测显示产品不同部位的固化度达到100％的时间。

技术研发人员：高玉峰,高大山,王继文,李学宏,路学刚,肖静飞,王亮
受保护的技术使用者：中航工程集成设备有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22