熱壓罐成形的主要優(yōu)點(diǎn)之一就是適合于多種材料的生產(chǎn),只要固化周期、壓力和溫度在熱壓罐極限范圍內(nèi)的復(fù)合材料都能生產(chǎn),熱壓罐的成形工藝適用范圍如表3- 4所示。溫度和壓力通常由所采用的材料體系決定,在成形熱固性復(fù)合材料時(shí),需要高溫來(lái)降低樹(shù)脂黏度和引發(fā)樹(shù)脂的固化反應(yīng),而壓力是用來(lái)將不同的鋪層壓合起來(lái)并抑制空隙的產(chǎn)生。對(duì)于熱塑性復(fù)合材料而言,這些一般要求同樣存在,只不過(guò)樹(shù)脂在成形過(guò)程中不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。熱壓罐的另一優(yōu)點(diǎn)是它對(duì)復(fù)合材料制件的加壓靈活性強(qiáng)。通常制件鋪放在模具的一面,然后裝入真空袋中,施加壓力到制件上使其緊貼在模具上,制件上的壓力通過(guò)袋內(nèi)抽真空而進(jìn)一步被加強(qiáng)。因此,熱壓罐成形技術(shù)可以生產(chǎn)不同外型的復(fù)合材料制件。
由于這個(gè)優(yōu)點(diǎn),熱壓罐被廣泛應(yīng)用于航空航天先進(jìn)復(fù)合材料制件的生產(chǎn)。然而,因?yàn)闊釅汗迣?duì)尺寸、溫度、壓力的要求很高,所以其制造成本相當(dāng)昂貴。另外,其輔助設(shè)備,如空氣或氨氣管道,冷卻管道、加熱爐和監(jiān)測(cè)設(shè)備也將增加其成本。大型工業(yè)熱壓罐和輔助設(shè)備總成本約100萬(wàn)元。熱壓罐成形工藝的高昂的制造成本已經(jīng)引起了人們的極大關(guān)注,力求改善這種工藝方法。
熱壓罐的另一缺點(diǎn)是溫度和壓力響應(yīng)遲緩,及其溫度控制精度差。當(dāng)然,這些問(wèn)題在某種程度上還與熱壓罐的大尺寸及加熱加壓方法有關(guān)。然而很多已經(jīng)被航空設(shè)備應(yīng)用的材料的固化周期很長(zhǎng),一般在數(shù)小時(shí)范圍內(nèi)。因此,一般大型熱壓罐緩慢的加熱、冷卻速率并不會(huì)嚴(yán)重影響這些材料的加工。另一方面,溫度的控制可以通過(guò)改善內(nèi)部空氣循環(huán)系統(tǒng)以及溫度傳感和控制器來(lái)進(jìn)行改進(jìn)。壓力的施加與溫度的控制也是相關(guān)的, 因?yàn)榧訜釟怏w使其溫度升高時(shí), 壓力也會(huì)增加。此外,通常熱壓罐的主要加壓介質(zhì)是氮?dú)猓袝r(shí)也用空氣。但由于空氣有自燃的危險(xiǎn),所以它只用于低溫固化體系。上述兩種加壓介質(zhì)都要求能被壓縮,而且熱壓罐的體積很大,所以使得加壓速度相對(duì)較慢。
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