一种复合材料高温高压固化用真空袋及密封方法与流程

1.本发明属于复合材料制造工艺技术领域，特别涉及一种复合材料高温高压固化用真空袋及密封方法。


背景技术：

2.采用热压罐工艺进行复合材料固化成型时，需要采用真空袋对制件进行密封抽真空，这样才能施加压力，所以热压罐工艺对真空袋的密封质量要求极高，如果发生真空泄漏(真空度低于工艺要求)，就会导致复合材料制件无法施加符合要求的固化压力，影响产品的固化性能，甚至导致产品报废。
3.目前大量应用的是固化温度在210℃以下、固化压力在0.35mpa以下的真空袋技术，其密封质量稳定性较好，而对于固化温度在250℃以上的真空袋，由于耐高温真空袋材质韧性较差、密封胶条粘接性较低，其密封质量稳定性较差，真空泄漏率较高，严重影响固化质量和生产进度。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种复合材料高温高压固化用真空袋及密封方法，可以解决复合材料高温高压固化时真空泄漏率较高的问题，确保固化过程中的真空度。同时，本方案所述的真空袋可以反复使用，对密封操作技能要求不高，操作方便。
5.一种复合材料高温高压固化用真空袋，包括：橡胶套、真空气嘴和密封结构；
6.所述橡胶套通过耐高温未硫化橡胶制作；所述橡胶套上连接有真空气嘴；
7.所述密封结构包括：橡胶圈、模具和四块夹板；
8.所述模具为矩形块，所述矩形块四个侧面设有一条贯通的环形槽；所述橡胶圈设置在模具的环形槽内，模具上表面放置待固化产品，所述橡胶套包覆所述待固化产品且将模具四周环形槽包裹在内；
9.所述四块夹板通过螺栓固定，设置在环形槽四周，用于挤压橡胶套和橡胶圈填满环形槽以实现密封。
10.进一步，所述橡胶套分为：中心贴合区和四周余量区；所述橡胶套中心贴合区内表面与待固化产品外表面随型；所述橡胶套四周余量区用于和密封结构密封固定；所述真空气嘴设置在橡胶套四周余量区。
11.进一步，耐高温未硫化橡胶为氟橡胶。
12.进一步，橡胶圈材质与橡胶套材质相同。
13.进一步，橡胶套厚度在0.2mm～0.7mm。
14.一种复合材料高温高压固化用真空袋密封方法，所述方法通过所述的真空袋实施，所述方法包括以下步骤：
15.步骤一：裁取与复合材料制件成型模尺寸匹配的未硫化氟橡胶，进行硫化，制备出橡胶套；
16.步骤二：将成型模环形槽区域、橡胶圈、橡胶套擦拭干净并晾干，将橡胶圈放置于成型模环形槽内，将待固化产品放置于成型模上后用橡胶套包裹成型模；
17.步骤三：将密封夹板放置在成型模环形槽四周，并通过螺栓将密封夹板固定从而密封形成真空袋；
18.步骤四：在橡胶套上连接真空嘴，并对真空袋进行抽真空检测，若真空袋密封性良好，则进入下一步，否则在环形槽处增加橡胶圈或使用新的橡胶套，重复步骤四；
19.步骤五：将真空系统送入热压罐，升至设定压力，检查在外压作用下真空系统密封性；关闭真空后，10min内真空袋内真空度下降不大于0.002mpa，则对待固化产品进行正式固化，否则开罐门在环形槽处增加硫化橡胶或使用新的橡胶模，直至符合上述要求。
20.进一步，所述步骤四中，抽真空检测步骤如下：利用抽真空系统对真空袋进行不少于30min抽真空检测，若真空袋真空度大于等于0.098mpa，关闭抽真空系统后，10min内真空袋内真空度下降不大于0.002mpa，则真空袋密封性良好。
21.进一步，所述步骤二中，用无水乙醇擦拭成型模环形槽区域、橡胶圈、橡胶套。
22.本发明提供了一种复合材料高温高压固化用真空袋及密封方法，具有以下优点：
23.(1)以橡胶材料代替常规的真空袋膜，这种橡胶真空袋可以按照产品的形状进行设计定制，在抽真空状态下与制件紧密贴合，可以避免常规真空袋的皱褶，同时具有一定的橡胶压力垫功能，从而提高制件的表面质量；另外，相对于常规真空袋，橡胶真空袋具有较厚的厚度和更高的延展率，材料内在缺陷少、受环境温湿度影响小，从而具有更加安全的密封性能。
24.(2)以机械连接密封的方式代替常规的密封胶条密封，这种密封方式操作简单，对操作人员的技能和经验要求较低，受人为因素影响小，使用简单、方便，真空袋密封操作效率高，真空袋方案密封稳定性好。
25.(3)该真空袋系统可重复多次使用，相对于一次性使用的常规真空袋系统，其气密安全性高，用于批量生产的产品可以降低生产成本，同时可以减少固体废物的处置，满足环保要求。
附图说明
26.图1为耐高温高压真空袋膜密封结构示意图；
27.1橡胶套；2夹板；3成型模；4环形槽(包含橡胶圈)；5待密封产品。
具体实施方式
28.一种复合材料高温高压固化用真空袋，包括带有环形槽和橡胶圈的成型模、带有真空气嘴的橡胶套和密封夹板。对未硫化的氟橡胶进行硫化制备出橡胶套和橡胶圈，复合材料制件在成型模有效区域成型完后，在制件表面铺放固化辅材，固化辅材铺放完毕后，进行真空袋密封。真空袋密封时将橡胶套放置于其它辅材表面，密封夹板与成型模上的环形槽对齐，加紧橡胶圈实现密封，真空袋密封结构示意图如图1所示。
29.选用氟橡胶的厚度可根据制件形状、尺寸及密封性要求在0.2mm～0.7mm范围内进行调整，硫化后制备出具有一定弹性的橡胶模和橡胶圈。
30.密封方法：
31.(1)裁取与复合材料制件成型模尺寸匹配的未硫化氟橡胶，进行硫化，制备出橡胶套。
32.(2)用无水乙醇将成型模环形槽区域、橡胶圈、橡胶套(靠近复合材料制件一侧)擦拭干净并晾干，将橡胶圈放置于环形槽处，再将橡胶模放置于成型模上。
33.(3)密封夹板放置区域与成型模上的环形槽相对应，夹紧并用螺栓固定进行密封；
34.(4)连接橡胶模上的真空嘴，对此密封结构真空系统进行不少于30min抽真空检测，若系统真空度大于等于0.098mpa，关闭真空后，10min内真空袋内真空度下降不大于0.002mpa，则进入下一步，否则在环形槽处增加硫化橡胶或使用新的橡胶模，直至符合上述要求；
35.(5)将真空系统送入热压罐，升至设定压力，检查在外压作用下真空系统密封性。关闭真空后，10min内真空袋内真空度下降不大于0.002mpa，则对待固化产品进行正式固化，否则开罐门在环形槽处增加硫化橡胶或使用新的橡胶模，直至符合上述要求。


技术特征：
1.一种复合材料高温高压固化用真空袋，其特征在于：所述真空袋包括：橡胶套、真空气嘴和密封结构；所述橡胶套通过耐高温未硫化橡胶制作；所述橡胶套上连接有真空气嘴；所述密封结构包括：橡胶圈、模具和四块夹板；所述模具为矩形块，所述矩形块四个侧面设有一条贯通的环形槽；所述橡胶圈设置在模具的环形槽内，模具上表面放置待固化产品，所述橡胶套包覆所述待固化产品且将模具四周环形槽包裹在内；所述四块夹板通过螺栓固定，设置在环形槽四周，用于挤压橡胶套和橡胶圈填满环形槽以实现密封。2.根据权利要求1所述的真空袋，其特征在于：所述橡胶套分为：中心贴合区和四周余量区；所述橡胶套中心贴合区内表面与待固化产品外表面随型；所述橡胶套四周余量区用于和密封结构密封固定；所述真空气嘴设置在橡胶套四周余量区。3.根据权利要求1所述的真空袋，其特征在于：耐高温未硫化橡胶为氟橡胶。4.根据权利要求3所述的真空袋，其特征在于：橡胶圈材质与橡胶套材质相同。5.根据权利要求1所述的真空袋，其特征在于：橡胶套厚度在0.2mm～0.7mm。6.一种复合材料高温高压固化用真空袋密封方法，所述方法通过权利要求1-5中任一项所述的真空袋实施，其特征在于：所述方法包括以下步骤：步骤一：裁取与复合材料制件成型模尺寸匹配的未硫化氟橡胶，进行硫化，制备出橡胶套；步骤二：将成型模环形槽区域、橡胶圈、橡胶套擦拭干净并晾干，将橡胶圈放置于成型模环形槽内，将待固化产品放置于成型模上后用橡胶套包裹成型模；步骤三：将密封夹板放置在成型模环形槽四周，并通过螺栓将密封夹板固定从而密封形成真空袋；步骤四：在橡胶套上连接真空嘴，并对真空袋进行抽真空检测，若真空袋密封性良好，则进入下一步，否则在环形槽处增加橡胶圈或使用新的橡胶套，重复步骤四；步骤五：将真空系统送入热压罐，升至设定压力，检查在外压作用下真空系统密封性；关闭真空后，10min内真空袋内真空度下降不大于0.002mpa，则对待固化产品进行正式固化，否则开罐门在环形槽处增加硫化橡胶或使用新的橡胶模，直至符合上述要求。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述步骤四中，抽真空检测步骤如下：利用抽真空系统对真空袋进行不少于30min抽真空检测，若真空袋真空度大于等于0.098mpa，关闭抽真空系统后，10min内真空袋内真空度下降不大于0.002mpa，则真空袋密封性良好。8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述步骤二中，用无水乙醇擦拭成型模环形槽区域、橡胶圈、橡胶套。

技术总结
本发明属于复合材料制造工艺技术领域，公开了一种复合材料高温高压固化用真空袋及密封方法，所述真空袋包括：橡胶套、真空气嘴和密封结构；所述橡胶套通过耐高温未硫化橡胶制作；所述橡胶套上连接有真空气嘴；所述密封结构包括：橡胶圈、模具和四块夹板；所述模具为矩形块，所述矩形块四个侧面设有一条环形槽；所述橡胶圈设置在模具的环形槽内，模具上表面放置待固化产品，所述橡胶套包覆所述待固化产品且将模具四周环形槽包裹在内；所述四块夹板通过螺栓固定，设置在环形槽四周，用于挤压橡胶套和橡胶圈填满环形槽以实现密封。套和橡胶圈填满环形槽以实现密封。套和橡胶圈填满环形槽以实现密封。


技术研发人员：宋延华
受保护的技术使用者：中国航空工业集团公司济南特种结构研究所
技术研发日：2022.07.20
技术公布日：2022/10/18