热压罐成型工艺

热压罐内部
通用型热压罐主要技术参数：
真空度：0～0.1MPa
正压力：0～5MPa
热压罐外观
加热温度：室温～400℃
热压罐系统要为复合材料的聚合反应创造一个理想的温度和压力环境，它是 由热压罐主体和一系列的子系统组成的，主要包含以下几个部分： 1、热压罐主体； 2、加压系统；3、真空系统；4、加热系统； 5、冷却系统；6、进料系统；7、控制系统；8、鼓风系统；9、仪表阀门
热压罐主体
热分布 热压罐主体
按固化产品的尺寸、温度、压力设计，强度 满足高温高压要求，罐体外壁温度≤60℃。
气流矢量分布
热压罐子系统
3 1 3 3 5 加热系统 加压系统 真空系统 进料系统 3 2 3 4 3 6 冷却系统 鼓风系统 控制系统 仪表阀门
3 7
3 8
加热系统
加热系统:
罐内气体温差≤5℃，升温速
热压罐成型注意事项
序号
1
2 3 4 5 6 7
事项名称
铺层
表面要求 共固化肋骨 厚度偏差
内容与要求
结构形式和铺层设计应考虑可铺叠性。变厚凹陷区可用加肋骨形式。 对不可展铺层，局部采用开口或拼接。 非加工表面和非贴模面的表面粗糙度应放宽，碳纤维结构的表面应 设计一层玻璃布。 肋骨尽量设计等厚度，不宜布置过多插件。 厚度偏差一般控制在8%，重要区域5%，过高要求时应允许后加工。
仪表阀门
机械式仪表
电子传感器
机Leabharlann Baidu电子式仪表
适合热压罐固化的产品
序号 适用制品形式 层压结构 说 明 复合材料板、梁、肋、框、蒙皮、壁板、共固化件等
夹芯结构
1 结构 胶接结构 形式 缝纫结构 回转结构 板块杆结构 2 尺寸 范围 大型构件 小型构件 特复杂构件
蜂窝夹芯、泡沫夹芯、符合夹心等结构
金属与金属、金属与复材、复材与复材等 缝纫/RFI成型的加肋壁板等 筒体、管体、盒状结构等 板、块、杆等简单结构 热压罐内腔可置放，并不妨碍空气流通的构件，单件 固化 形状不复杂的小尺寸件，一罐多件 不适合制作真空袋构件，不适合均匀加压和加热构件 成型压力、固化温度超过热压罐工作参数的构件。
鼓风系统
风 机 系 统 结 构 图 机 械 密 封 结 构 图
电动机、风扇、导风板、冷却与 润滑机构…… 鼓风系统： 罐内风速1～3m/s，噪声≤60dB
真空系统
真空泵、真空罐、真空表、 真空管路…… 真空系统： 罐内真空管路及接头满足抽真空 工艺要求，通常有多路连接，真
空度可调。
控制柜，温度、
变厚度区的过 厚度变化已采用渐变或逐级台阶过渡。 渡
拐角 脱模斜度 拐角处避免尖角，圆弧过渡的内圆半径应大于壁厚，即R＞t。 对封闭结构、小闭角结构，在装配、使用功能允许条件下，尽量设 计较大的脱模斜度。
热压罐成型注意事项
序号 8 9 10 11 12 13 事项名称 可检测性 装配 共固化布局 内容与要求 对整体成型结构、大型结构、组装结构，在结构设计时就应考 虑无损探伤、精度检测可行性。尽量防止检测盲区。如果必须 存在某种检测盲区，应与检测人员协商解决方案。 对于因厚度偏差引起的装配偏差，应允许用复材补偿。
热压罐成型的模具---设计与使用要求
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 名称 强度刚度 成型面 配合与定 位 温度场 脱模 随炉件安 排 容差分配 维护保养 设计要求 按工艺使用要求设计模具的强度、刚度，除 真空和正压力外，还应考虑翘曲热变形等。 表面光洁度、硬度满足成型、脱模要求，标 记定位、装配刻线 组合模具应设计装配定位机构，并应保证组 装精度满足制品精度要求 模具设计应满足热压罐温度场要求，使热气 流畅通，耐温性足够，热容量小 模具设计时应考虑制品能够顺利脱模，必要 时设计辅助脱模机构 在需要时，应在模具设计时同时考虑随炉试 件的成型 模具设计中应根据产品的公差要求和成型收 缩率、模具材料热膨胀系数进行容差分配 除功能设计外，应考虑模具维护保养操作性 使用要求 防止超负荷使用 保护表面状态和 刻线标记 按设计要求装配、 拆卸模具 模具放置不得阻 碍热气流循环 按设计要求脱模 注意随炉试件的 代表性 / 按规定维护保养
度1～8℃，要求可调。
加热器、热电偶、热控元器件
冷却系统
冷却系统示意图 水箱和泵站
循环水冷却，降温速度0.5～6℃/min，可调。
螺杆式压缩机、一级储罐、控制阀、增压器、二级储 罐、冷冻式干燥机、管路过滤器和压力表。 加压系统：充气加压，截止为空气或惰性气体，最大压 力工艺确定，压力可调；有安全防爆、放气设置
量大，热容量高。 铸钢或铸铁：可代替钢降低成本，但各点温差大、表面容易产生砂眼。 橡胶：随形好、易于配合，适合于制造共固化模。缺点是尺寸稳定性差。 玻纤复合材料：质量轻、成本低，适合于简单型面制品。缺点是材料的模量低。 碳纤复合材料：轻、模量高、刚性好、与碳纤维复材构件的热胀系数一致，能够 赋予制品高精度。缺点是成本高。 木材：质轻价廉，适合制造一次性使用的模具。
共固化结构固化成型时，应留出足够的脱模空间。 加强层应均匀布置在面板铺层之间。如果形成台阶，应安排在 非贴膜面。
可能产生分层区域的铺层时刻增加胶粘剂。
蜂窝夹芯结 构边缘加强
薄弱环节的 界面加强
真空袋漏气 处理
防止罐内燃 烧
热压罐固化中漏气常在加压后，应根据实际情况判断处理。。 轻微漏气（压力能稳定，真空度不低于0.08MPa）允许继续固 化，严重时应停机。打压过程中漏气允许停机修补真空袋。
3
4
成型工艺 压力、温度均匀，可调可控，使成型或交接制品质量一致、 稳定、可 可靠；孔隙率低、树脂含量可控并均匀；加压时可抽真空， 靠 使低分子物易于排出。
热压罐接轨复杂、造价高，投资大；每次使用时不仅消耗 缺 投资大、 水、电、气等能源，还需要真空袋膜、密封胶条、吸胶毡、 点 成本高 隔离布等辅助材料，使生产成本较大幅度增加。
热压罐成型工艺
主讲人：陈孝银
主要内容
热压罐及其功能
热压罐主体及子系统
热压罐成型的产品 热压罐固化的特点 热压罐成型工艺控制 热压罐成型模具 热压罐成型注意事项
热压罐及其功能
特点：热压罐是固化树脂基复合 材料制品的装置，具有加热、保 温、冷却、加压、抽真空5项功能， 所固化的制品孔隙率低、品质一 致性好，适合于板壳类制品固化。
压力、真空、冷却的
显示与控制装置，计 算机及控制程序软件， 安全报警….. 控制系统： 计算机显控的自动控制，可人工控制；温度、压力、 真空有指示仪表和记录仪，工件温度和罐内气体温度 可独立控制，温度、压力设安全控制，开门关门设安 全检查与自锁机构。
进料系统
双小车进料
桥架式进料系统
小车、连接桥、地面轨道……
名称 无纺布 玻璃布 滤纸 玻璃毡
面密度 (g/m2) 100 100 100 100
单位面积吸树脂 量Dxj(g/m2) 200～250 100左右 100左右 150左右
t 热压罐固化的温度压力控制曲线
3 4
5
剥离布
100
80～100
热压罐成型的模具---模具用材料
特点及要求 应具有导热快、比热容低、刚度高、质量轻、热膨胀系数小、耐热、热稳定性好、 使用寿命长、制造成本低、使用和维护简便、便于运输等特点。 材料 铝：轻、导热性好，但热胀系数高、表面硬度低，适合精度、协调关系不高的产 品。 钢：加工精度高、刚强度高、硬度高、使用寿命长，适合大多数产品。缺点是质
3
局限 性 特高压力、 高温构件
板状构件固化
轴类构件固化
热压罐成型用材料
序号 增强纤维 增强形式 单向纤维 1 碳纤维 多向织物 布 单向纤维 2 玻璃纤维 主体树脂 制造方法 说明
环氧、 BMI 氰酸酯等
环氧 环氧 酚醛 环氧 环氧 酚醛 环氧
目前主流，力学性能优，多 热熔法（干法） 用于承力构件 溶剂法（湿法） 溶剂法 溶剂法 热熔法 溶剂法 特殊用途，航天航空多，工 艺成本高 较多，多用于次承力构件 较多，次承力构件、透波结 构等，成本低 较多，次承力构件、透波结 构、装饰结构等，成本低 应用少，用于吸能抗冲击结 构，后加工困难
5
热压罐成型工艺流程
预浸料下料 铺叠毛坯 预吸胶 毛坯修整 加工处理 检验入库 铺叠毛坯件 制真空袋 无损检测 脱 模 固 化
热压罐成型工艺流程
真空检漏 工件入罐
降
温
保温保压
加
压
开升温程序
降压停机
工件出罐
热压罐固化流程
热压罐成型工艺控制
常用吸胶材料的吸胶量 T
真空度曲线 温度曲线 压力曲线
序 号 1 2
布
3 芳纶纤维 单向纤维
溶剂法
热熔法 溶剂法
布 4 其它纤维 单向纤维
环氧 环氧、氰 酸酯等
溶剂法 溶剂法
航天、电器等特殊用途
热压罐固化的特点
序号 1 2 特点 说明 使用气体加压，压力通过真空袋作用到制品表面，各点法 压力均匀 向压力相等，使制件各处在相同压力下固化成型。 温度均匀， 罐内为循环热气流给工件加热，各处温度温差小。同时配 可调控 置冷却系统，使温度可严格控制在工艺设置范围内。 优 模具较简单，效率高；既适合于大面积复杂型面的板、壳， 适用范围 点 也适合于简单形状的板、棒、管、块，还可用于胶接装配； 广 小型件可一次多件同时固化。
罐内燃烧源于摩擦生热。温度高于150℃或压力大于1MPa应 采用惰性气体加压。轻微漏气可采用通大气措施减缓真空袋破 裂。
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Thanks！