热压罐成形的主要优点之一就是适合于多种材料的生产,只要固化周期、压力和温度在热压罐极限范围内的复合材料都能生产,热压罐的成形工艺适用范围如表3- 4所示。温度和压力通常由所采用的材料体系决定,在成形热固性复合材料时,需要高温来降低树脂黏度和引发树脂的固化反应,而压力是用来将不同的铺层压合起来并抑制空隙的产生。对于热塑性复合材料而言,这些一般要求同样存在,只不过树脂在成形过程中不发生化学反应。热压罐的另一优点是它对复合材料制件的加压灵活性强。通常制件铺放在模具的一面,然后装入真空袋中,施加压力到制件上使其紧贴在模具上,制件上的压力通过袋内抽真空而进一步被加强。因此,热压罐成形技术可以生产不同外型的复合材料制件。
由于这个优点,热压罐被广泛应用于航空航天先进复合材料制件的生产。然而,因为热压罐对尺寸、温度、压力的要求很高,所以其制造成本相当昂贵。另外,其辅助设备,如空气或氨气管道,冷却管道、加热炉和监测设备也将增加其成本。大型工业热压罐和辅助设备总成本约100万元。热压罐成形工艺的高昂的制造成本已经引起了人们的极大关注,力求改善这种工艺方法。
热压罐的另一缺点是温度和压力响应迟缓,及其温度控制精度差。当然,这些问题在某种程度上还与热压罐的大尺寸及加热加压方法有关。然而很多已经被航空设备应用的材料的固化周期很长,一般在数小时范围内。因此,一般大型热压罐缓慢的加热、冷却速率并不会严重影响这些材料的加工。另一方面,温度的控制可以通过改善内部空气循环系统以及温度传感和控制器来进行改进。压力的施加与温度的控制也是相关的, 因为加热气体使其温度升高时, 压力也会增加。此外,通常热压罐的主要加压介质是氮气,有时也用空气。但由于空气有自燃的危险,所以它只用于低温固化体系。上述两种加压介质都要求能被压缩,而且热压罐的体积很大,所以使得加压速度相对较慢。
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