微波混合加热加压装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及混合加热加压设备领域，特别地，涉及一种用于复合材料固化、用于夹层玻璃构件胶接、橡胶硫化和用于压力蒸养生产的微波-热风/蒸汽混合加热加压装置。
【背景技术】
[0002]热压成型工艺具有制品质量易控、表面及内部质量一致性好，易于加工大尺寸型面复杂构件等优点，是目前国内生产夹层玻璃、橡胶硫化等胶接构件及玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维等树脂基高强度复合材料构件的主要成型工艺，现已广泛应用于化工、军工、航空航天、电子电力、汽车、实验室新材料合成等领域。
[0003]随着上述应用行业对复合材料构件的大型化、结构复杂化要求，热压罐作为复合材料热压成型的关键设备，逐渐显现出因温度场不均匀导致复合材料构件固化不均匀、构件变形、性能下降等问题。
[0004]目前常用的优化热压罐温度场的方法主要有两种。
[0005]第一种方法是针对常规电加热式热压罐作出的优化方案，即通过改变加热导流的循环方式、增设保温平台和降低升温速率等方式均化温度场。由于上述方法的本质依然为由表及里的传导过程，虽可在一定程度上减小构件内外的温度梯度，但大大降低了生产效率、增加了生产成本；而且对于结构复杂的构件，固化过程中构件的某些位置依然难以被加热，造成构件的品质下降。
[0006]第二种方法是采用微波加热代替常规的电加热方式。由于微波具有体加热的特性，微波加热无需通过由表及里的热传导过程而是通过自身材料介质损耗等方式自热，可以是物料内外同时加热。因此在理论上是优化复合材料构件加热均匀性的有效方法。但是，随着复合材料构件尺寸及厚度的增加，构件内部散热慢而外部散热快，从而会在构件中形成内高外低的反外温度差，同样不能解决复合材料构件固化处理温场均匀性问题，从而导致构件受热不均匀造成品质下降。
【发明内容】
[0007]本发明提供了一种微波与辅热源微波混合加热加压装置，以解决现有采用微波优化热压罐温度场的方法，在处理大尺寸及大厚度复合材料构件时，构件内部散热慢而外部散热快，会在构件中形成内高外低的反外温度差，同样不能保持复合材料构件固化处理温度场均匀性的技术问题。
[0008]根据本发明的一个方面，提供一种微波混合加热加压装置，包括罐体，罐体上设有用于向罐体内腔馈入微波并使罐体内的物料产生自热的微波发生器、用于向罐体内腔通入辅助调温流体以调节物料外侧温度的流体辅助调温装置、用于将物料加热固化过程中散发的气体抽除的抽真空装置以及用于向罐体内腔加压并迫使物料紧密附着于物料放置位的加压装置，微波发生器朝向罐体内腔的微波馈入端、流体辅助调温装置的流体输出端、物料表面或者物料内部中的至少一处设有用于实时监控温度的温度监控装置。
[0009]进一步地，微波发生器、流体辅助调温装置、抽真空装置、加压装置以及温度监控装置分别连接PLC控制器。PLC控制器根据温度监控装置输出的温度监控信息控制微波发生器和流体辅助调温装置，以实现自动调节罐体内腔的温场均匀性和调节平衡罐体内腔中物料的内外温度差。PLC控制器根据物料种类以及物料结构的工艺需要以调节控制抽真空装置对物料周围的抽真空程度，用以实现自动控制物料周边的真空度，提高物料附着于物料放置位的稳定性，消除物料在加热固化过程中散发气体对物料处理过程中造成的影响。可选地，物料周围包裹有一层阻隔层，抽真空装置直接作用于阻隔层内，用于控制对包装物料的阻隔层内的抽真空程度。PLC控制器根据物料种类以及物料结构的工艺需要以调节控制加压装置对罐体内腔的加压程度，用以实现自动控制罐体内腔的压力，实现物料紧密贴合和紧密附着于物料放置位上。可选的，物料放置于模具上。
[0010]进一步地，微波发生器包括用于发出微波的微波源、用于将微波源发出的微波沿单向并呈环形输送的环形器、连接在环形器的微波泄波端并用于消耗过量微波以保证微波源安全的水负载、连接在环形器的微波输出端并用于将微波馈入罐体内腔的波导以及用于将波导馈入的微波转变为振荡微波并用于容纳物料的谐振腔体。
[0011]进一步地，谐振腔体的外壁与罐体的内壁之间构成用于辅助调温流体循环流动的循环风道。
[0012]进一步地，流体辅助调温装置包括用于产生辅热流体的辅热元件以及用于将辅热流体或者冷流体送入罐体内腔的风机。
[0013]进一步地，辅热元件采用热风辅热元件或者热蒸汽辅热元件；风机采用离心风机或者轴流风机；风机带有驱动电机；流体辅助调温装置通过过渡法兰密封连接在罐体上。
[0014]进一步地，罐体内腔中设有用于抑制微波对流体辅助调温装置的调温功能进行干扰的抑波装置；流体辅助调温装置的辅助调温流体通过抑波装置进入罐体内腔。
[0015]进一步地，罐体的内壁面上粘附有用于隔热保温的保温层；保温层设置有两层或多层，粘附于罐体内壁的保温层为陶瓷纤维层，朝向罐体内腔布置的保温层为复合材料隔热层。
[0016]进一步地，罐体上还设有用于实时监控罐体内腔压力的压力传感器；压力传感器和/或温度监控装置设有微波屏蔽机构，微波屏蔽机构包括用于防止微波外溢的金属接口管、用于防止热量外泄的隔热层以及设于感应端并用于隔离微波的隔离层。
[0017]进一步地，罐体的外表面上还设有用于隔离和降低罐体外表面温度以及物料快速降温的循环水冷装置；罐体的开口上设有罐门，罐门与罐体之间上装有用于开闭罐门的开闭门装置。
[0018]本发明具有以下有益效果:
[0019]本发明微波混合加热加压装置，通过微波发生器向罐体内腔中的物料馈入微波，以物料自身材料介质相互运动产生自热，从而对物料内外进行同时加热，同时，通过流体辅助调温装置对物料外层温度进行及时调节，以防止物料出现内部散热慢而外部散热快的问题，消减物料在固化过程中形成的内外温差，同时保证罐体内的物料固化处理温度场的均匀性，从而保证处理后的成品质量；通过温度监控装置实时监控所需要监控的各个部位，从而根据温度监控数据，随时调节微波发生器的微波发射频率和/或流体辅助调温装置的输出温度，从而保证物料所处的温度场均匀性，保证物料加热固化过程中内外温度保持一致，从而保证成品品质；通过抽真空装置根据物料种类以及结构的工艺需要对物料周围进行抽真空，及时控制物料周边的真空度，同时通过加压装置对罐体内施加高气体压力，使物料的结构实现紧贴，并贴附于物料放置位上，从而保证构件的成型质量。
[0020]除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
【附图说明】
[0021]构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0022]图1是本发明优选实施例的微波混合加热加压装置的结构示意图之一；
[0023]图2是本发明优选实施例的微波混合加热加压装置的结构示意图之二。
[0024]图例说明:
[0025]1、罐体；2、微波发生器；201、微波源；202、环形器；203、水负载；204、波导；205、谐振腔体；3、流体辅助调温装置；301、辅热元件；302、风机；4、抽真空装置；5、温度监控装置；6、PLC控制器；7、循环风道；8、驱动电机；9、过渡法兰；10、抑波装置；11、保温层；12、加压装置；13、罐门；14、开闭门装置。
【具体实施方式】
[0026]以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由所限定和覆盖的多种不同方式实施。
[0027]图1是本发明优选实施例的微波混合加热加压装置的结构示意图之一；图2是本发明优选实施例的微波混合加热加压装置的结构示意图之二。
[0028]如图1和图2所示，本实施例的微波混合加热加压装置，包括罐体1，罐体I上设有用于向罐体I内腔馈入微波并使罐体I内的物料产生自热的微波发生器2、用于向罐体I内腔通入辅助调温流体以调节物料外侧温度的流体辅助调温装置3以及用于将物料加热过程中散发的气体抽除的抽真空装置4以及用于向罐体I内腔加压并迫使物料紧密附着于物料放置位的加压装置12，微波发生器2朝向罐体I内腔的微波馈入端、流体辅助调温装置3的流体输出端、物料表面或者物料内部中的至少一处设有用于实