一种可调板厚的电磁感应补热防翘曲复合板热压模具

本发明属于复合板热压成型，具体涉及一种可调板厚的电磁感应补热防翘曲复合板热压模具。

背景技术：

1、复合板，尤其是金属-纤维混杂层合板，在汽车轻量化结构、防护结构、承载板件及功能板材中具有较好的应用前景。该类材料通常采用热压成形工艺制备，即将待成形坯料置于上模与下模之间，在压力和温度共同作用下完成树脂流动、浸润、压实及固化，随后冷却脱模得到最终制件。

2、目前，复合板热压成形大多采用四柱式液压机配合普通热压模具进行，模具热量主要来源于四柱式液压机上下热压板的传导加热。该复合板热压成形方法对应的结构较简单，但在大尺寸平板件或长宽比较大的薄板件成形过程中，模具表面温度分布容易不均匀。其主要原因在于：模具边缘和角部与外界环境接触更充分，散热较快，而模具中部受周围金属包围，热量相对集中，因此容易造成模腔表面存在中部与边缘的温差。

3、对于复合板特别是纤维增强树脂基复合板或金属-纤维混杂层合板而言，模具表面温度不均将导致材料固化速率、热收缩行为和残余应力分布不一致，进而使制件在脱模后产生翘曲、鼓包或局部变形，影响其尺寸精度、平整度和服役性能。

4、另外，现有热压模具在制备不同厚度复合板时，往往需要重新更换不同模具。这种方式存在更换烦琐、定位精度差、重复性差的问题，不利于同一模具平台下不同厚度板材的快速切换成形。

5、在采用电磁感应加热的模具结构中，通常还会设置磁通约束层和隔热绝缘层，以提高感应加热效率并减少热损失。但如果该两层结构直接处于主承压路径中，在四柱式液压机较大的压制载荷作用下，容易出现局部压溃、开裂或失效，从而影响模具的整体稳定性和使用寿命。

6、综上：现有技术的缺陷和不足总结如下：

7、1.仅依靠液压机热压板传导加热时，模具边缘和角部散热快，模腔表面温度分布不均匀，容易造成复合板成形后翘曲。

8、2.现有模具通常难以在同一套模具结构下实现1mm、2mm、3mm等不同厚度复合板的快速切换成形，模具通用性较差。

9、3.传统测温方式多采用单点或少量测点，难以准确反映模具中部与两侧区域的温度差异，无法有效验证或调控“边部补热”的实际效果。

10、4.若电磁感应系统中的磁通约束层和隔热绝缘层直接承担液压机主压力，则在高温高压条件下易发生损坏，影响模具安全性与稳定性。

11、5.普通均匀绕制线圈难以针对板材边缘散热较强的特点进行定向补热，补热针对性不足。

12、因此，亟需提供一种能够与四柱式液压机配合使用、通过电磁感应对模具进行补热、使得模具表面温度更加均匀、并可在同一模具上调节复合板厚度，同时避免磁通约束层和隔热绝缘层直接承受主压力的热压模具结构。

技术实现思路

1、本发明为了解决现有技术中存在的上述至少一个技术问题，提供了一种可调板厚的电磁感应补热防翘曲复合板热压模具。

2、本发明采用如下的技术方案实现：一种可调板厚的电磁感应补热防翘曲复合板热压模具，包括模具主体结构、感应线圈、磁通约束层、隔热绝缘层以及辅助承压板；其中模具主体结构包括能够对接压合的上模和下模，上模用于安装在四柱式液压机的上热压板处，上模的压合端具有用于挤压复合板坯料的压板，下模的压合端具有用于容置复合板坯料的模腔，形状相匹配的压板与模腔用于围成复合板的成型空间，复合板的成型空间的厚度能够通过设置不同厚度的限位块进行调整；下模远离上模的一端设置有用于绕制感应线圈的线槽，感应线圈位于模腔的下方且沿线槽绕制有多圈；对应于模腔的投影中心周围的感应线圈的相邻线圈匝间距大于对应于模腔的边缘处的感应线圈的相邻线圈匝间距；磁通约束层、隔热绝缘层位于模腔的下方且沿远离下模的方向依次设置，辅助承压板套接在磁通约束层和隔热绝缘层组成的结构的外周且位于主承压区域，下模经磁通约束层、隔热绝缘层以及辅助承压板组成的整体结构与四柱式液压机的下热压板连接。

3、优选地，感应线圈所在区域划分为中心温和加热区、过渡补热区、边缘补热区以及角部强化区，其中中心温和加热区对应模腔的中心投影区域，过渡补热区对应模腔的中心投影区域与边缘投影区域之间的区域，边缘补热区对应模腔的边缘投影区域，角部强化区对应模腔的四角区域；中心温和加热区和过渡补热区的感应线圈的相邻线圈匝间距大于边缘补热区和角部强化区的感应线圈的相邻线圈匝间距。

4、优选地，感应线圈为平面方形连续螺旋绕制结构，其几何中心与下模的模腔几何中心的投影对应，使得分区变匝间距绕制的感应线圈对应的补热区域与模腔中复合板坯料对应的压制区域相匹配；感应线圈经线槽引出至模具且外接电源，进而在通入交变电流后在模具中形成交变磁场，在模具内部诱导产生涡流并通过焦耳效应发热，实现对模具的非接触式补热。

5、优选地，磁通约束层用于约束磁场分布、减少漏磁并提高感应加热效率，采用软磁材料；隔热绝缘层用于减少热量向液压机工作台方向传递，同时实现电绝缘保护，采用耐高温绝缘材料；磁通约束层、隔热绝缘层上设置有多道内部插接有温度传感器的孔洞结构，温度传感器的测温端所在位置对应有模腔的中心测温点和边缘测温点，以验证边缘补热区和角部强化区对模具边缘散热的补偿效果；当边缘测温点温度低于中心测温点温度时，通过提高感应线圈的补热功率或延长补热时间进行温度修正；当边缘测温点温度等于或高于中心测温点温度时，判定边缘补热达到预设要求。

6、优选地，上模和下模的对接压合端均对应设置有限位槽，通过改变插接在限位槽中的限位块的厚度规格实现复合板的成型空间的厚度的调整；限位块伸出至下模的限位槽的高度小于上模的压板的厚度。

7、优选地，上模与下模的侧壁对应设置有多组限位销座，限位销座被配置为：在吊装工况下，与上模和下模同时栓接，使上模与下模形成吊装整体，下模侧壁设置有用于辅助吊装的环形件；在复合板热压工况下，仅与下模保持固接，并对上模的下压运动形成水平方向的辅助限位。

8、优选地，上模和下模均为钢制方形板状结构，模腔位于下模的中心区域；磁通约束层和隔热绝缘层的四角区域各设置一个大于半圆的缺孔，辅助承压板的内圈四角区域各设置一个小于半圆的缺孔，拼合时缺孔对接形成完整孔洞，上模与下模上均设置有用于连接四柱式液压机的孔洞。

9、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

10、本发明的核心发明点在于，在四柱式液压机复合板热压模具中，将下模底部的感应线圈设计为与模腔投影区域匹配的分区变间距方形螺旋结构，使模腔边缘及角部区域获得高于中心区域的补热能力；同时通过中心-边缘测温点验证补热效果，并利用辅助承压板将主压载荷从磁通约束层和隔热绝缘层外周传递，兼顾温度均匀性、板厚可调性和功能层承压保护。

11、具体地：1.本发明感应线圈采用分区变匝间距绕制的方式，对模具边缘区域进行针对性补热，补偿边缘散热损失，使模具表面温度分布更加均匀；模具表面温度场均匀性改善，复合板在热压固化及冷却过程中形成的残余应力差异减小，降低脱模后的翘曲倾向。

12、2.温度传感器对应布置于中心测温点和边缘测温点，直接测量不同区域的实际温度，用于验证边缘温度与中心温度的关系，便于工艺优化；通过更换不同规格的厚度调节限位块，实现在同一模具上快速切换不同厚度复合板的成形要求，提高模具通用性，降低试制和生产成本。

13、3.通过在磁通约束层和隔热绝缘层外周增设辅助承压板，避免磁通约束层和隔热绝缘层直接承担液压机的主要压力，提高模具整体结构可靠性和使用寿命；本发明保留液压机热压成形的基础方式，同时增加电磁补热功能，无需对液压机主体进行大幅改动，具有较好的工程应用性。