基于激光加热固化的壳体成型技术研究
发布时间：2020-05-20 01:52
【摘要】：激光加热固化壳体成型技术是未来复合材料快速成型领域的热门研究技术。以传统的壳体成型为研究背景,分析了传统壳体成型关键技术,开展了激光固化壳体成型技术研究。根据激光固化成型系统的功能需求,设计了系统的加热装置和执行装置结构,提出了与之对应的控制方案和检测方案,并搭建了实验装置进行实验测试。根据生产需求,壳体成型速度有时需要调节,但速度的变化又受其它因素的制约,据此提出了一种可以快速响应的激光恒温动态加热技术。根据激光辐射理论,建立了激光加热固化壳体成型过程的动态恒温加热模型,得到激光功率与成型速度的数学关系。根据壳体成型系统对加热源形状及参数的要求,选择了半导体激光器作为加热源,应用光学设计软件对激光光束进行准直整形设计,得到适用于加热系统的矩形光斑。针对壳体成型过程中温度场的变化情况对壳体的成型质量具有重大影响的问题,构建了激光加热温度场的二维数学模型,确定了温度在传递过程中的边界条件。应用有限元分析软件对加热过程的温度场变化情况进行模拟仿真。根据论文研究需要,搭建了实验装置以验证两个数学模型(即利用激光作为加热源的恒温动态加热数学模型和有限元温度场仿真模型)的正确性。实验结果表明,两个数学模型的理论值和实验结果基本一致。
【图文】：
成型技术的研究背景及其发展状况成型技术研究背景料是指由多种不同属性的材料掺杂在一起组成的多相材料，材料的典型代表，指环氧树脂基在掺杂了碳纤维等高性能的一种高性能的复合材料。在物理属性方面与铝合金相似但在合金，由于碳纤维复合材料由非金属材料合成而来，因此具点[1,2]。合材料越来越多的优越性能被人们所发现，Mr.Richard E.Y代提出了壳体缠绕成型技术。如图 1.1 所示，早期的壳体成带在浸胶槽中充分浸泡后按照一定的轨迹缠绕在芯模上，缠温高压的热压罐内进行固化成型，最后将固化成型的壳体进壳体。在这个过程中，，控制复合材料带的缠绕张力和加热温术[4]。
员宋清华、文利伟等人对原有设备进行了改进优化，将壳体成型设备小型化，研发出用于平面壳体铺放的设备，并且提高了壳体成型质量实现了对小尺寸壳体的高精度成型。西北工业大学史耀耀教授及其科研团队成员经过数年研究，攻克了材料带在铺放成型过程中所遇到的多个技术难题，如：材料带铺放过程中张力的控制、材料带在缠绕成型过程中侧向偏移问题、热辊加热温度控制问题、成型路径轨迹规划等多个关键技术难题，并提出了冷压辊、热压辊双辊同时固化成型理论，根据其理论研制出相应的实验设备，图 1.4 为西北工业大学自主研制的多功能数控材料带缠绕机[13]。哈尔滨工业大学的李sセ蒲型哦右捕钥翘宄尚图际踔胁乒旒５穆肪豆婊捌浞抡嫦低场⑷砑⒌裙丶际踅辛松钊胙芯浚岢隽嘶
本文编号：2671832
【图文】：
成型技术的研究背景及其发展状况成型技术研究背景料是指由多种不同属性的材料掺杂在一起组成的多相材料，材料的典型代表，指环氧树脂基在掺杂了碳纤维等高性能的一种高性能的复合材料。在物理属性方面与铝合金相似但在合金，由于碳纤维复合材料由非金属材料合成而来，因此具点[1,2]。合材料越来越多的优越性能被人们所发现，Mr.Richard E.Y代提出了壳体缠绕成型技术。如图 1.1 所示，早期的壳体成带在浸胶槽中充分浸泡后按照一定的轨迹缠绕在芯模上，缠温高压的热压罐内进行固化成型，最后将固化成型的壳体进壳体。在这个过程中，，控制复合材料带的缠绕张力和加热温术[4]。
员宋清华、文利伟等人对原有设备进行了改进优化，将壳体成型设备小型化，研发出用于平面壳体铺放的设备，并且提高了壳体成型质量实现了对小尺寸壳体的高精度成型。西北工业大学史耀耀教授及其科研团队成员经过数年研究，攻克了材料带在铺放成型过程中所遇到的多个技术难题，如：材料带铺放过程中张力的控制、材料带在缠绕成型过程中侧向偏移问题、热辊加热温度控制问题、成型路径轨迹规划等多个关键技术难题，并提出了冷压辊、热压辊双辊同时固化成型理论，根据其理论研制出相应的实验设备，图 1.4 为西北工业大学自主研制的多功能数控材料带缠绕机[13]。哈尔滨工业大学的李sセ蒲型哦右捕钥翘宄尚图际踔胁乒旒５穆肪豆婊捌浞抡嫦低场⑷砑⒌裙丶际踅辛松钊胙芯浚岢隽嘶
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