Moldeado de alta calidad y baja porosidad

El proceso de autoclave utiliza alta presión (normalmente 0,5-1,0 MPa) y alta temperatura (120-200°C) para garantizar una impregnación completa de las fibras con resina, reduciendo la porosidad por debajo de 1-2% (superior a los 3-5% de RTM). Esto mejora significativamente las propiedades mecánicas, logrando resistencias a la tracción superiores a 2,5 GPa y módulos de hasta 200 GPa.

Adaptabilidad a geometrías complejas

Mediante bolsas de vacío y moldes, el proceso de autoclave permite moldear con precisión superficies curvas complejas y componentes intrincados (por ejemplo, piezas aeroespaciales), con una precisión dimensional de ±0,1 mm y una rugosidad superficial Ra<1,6 μm, cumpliendo requisitos de alta precisión.

Coherencia y repetibilidad

Los parámetros del proceso (presión, temperatura, tiempo de curado) pueden controlarse con precisión, lo que garantiza una gran uniformidad entre lotes con variaciones de las propiedades mecánicas normalmente <5%. En comparación con el laminado manual (con una fluctuación de 10-15%), los autoclaves son más adecuados para la producción a gran escala.

Adhesión interfacial superior  

El entorno de alta presión mejora la unión interfacial fibra-resina, alcanzando resistencias al cizallamiento interfacial de 60-80 MPa, significativamente superiores a los métodos de presión ambiente (por ejemplo, infusión al vacío a 40-50 MPa), mejorando el rendimiento al cizallamiento interlaminar.

Versatilidad

Compatible con varios sistemas preimpregnados (epoxi, bismaleimida, etc.), permite la producción de componentes estructurales de alto rendimiento, ampliamente utilizados en aplicaciones aeroespaciales (por ejemplo, fuselaje del Boeing 787, fibra de carbono 50%) y de automoción (por ejemplo, chasis del BMW i3).

Limitaciones: Costes de equipo elevados (en millones de dólares), alto consumo de energía (50-100 kWh por ciclo) y tiempos de ciclo largos (2-6 horas). Sin embargo, sus amplias ventajas son significativas en aplicaciones de alto rendimiento.

Caja de moldeo de fibra de tóner personalizada

1.1 Principio del proceso

El preimpregnado de fibra de carbono se coloca en un molde según la secuencia de capas requerida, se sella en una bolsa de vacío y se introduce en un autoclave. En condiciones de vacío, el autoclave se somete a procesos de calentamiento, presurización, mantenimiento, enfriamiento y despresurización. Al proporcionar simultáneamente una temperatura uniforme y una presión distribuida uniformemente dentro del autoclave, se consigue el curado, lo que permite la formación de estructuras superficiales e internas de alta calidad, formas complejas y componentes compuestos de fibra de carbono de gran superficie.

1.2 Desarrollo del proceso

El proceso de autoclave se desarrolló para la producción de materiales compuestos de segunda generación en la década de 1940 y empezó a generalizarse en la de 1960. Desde entonces, se ha aplicado ampliamente en campos de alta tecnología como el aeroespacial, los materiales compuestos, la electrónica, el militar, el transporte, el equipamiento deportivo y las nuevas energías. Desempeña un papel importante, sobre todo en la producción de componentes de tipo piel, y se ha convertido en un proceso maduro. Los productos compuestos fabricados mediante el proceso de autoclave representan más de 50% de la producción total de compuestos y más de 80% en el sector aeroespacial. Actualmente, como uno de los principales métodos para moldear componentes compuestos de fibra de carbono, el proceso de autoclave es ampliamente adoptado por muchas empresas. fabricantes de piezas compuestas de fibra de carbono.

1.3 Equipos de proceso

1.3.1 Autoclave

El autoclave es un equipo de proceso especializado diseñado para las características de moldeo de materiales compuestos a base de polímeros. Es el método principal para la fabricación de componentes compuestos termoestables reforzados con fibra continua, adecuados para estructuras compuestas avanzadas, estructuras sándwich de nido de abeja y estructuras metálicas o compuestas unidas. Ofrece ventajas como alta precisión en el control de la temperatura y la presión, estructura segura y fiable, buena estabilidad del sistema, bajo consumo de energía y facilidad de funcionamiento y mantenimiento. El autoclave puede modularse y fabricarse en serie para satisfacer las necesidades de distintos campos, procesos y especificaciones.

1.3.2 Componentes del equipo

Como sistema diseñado para el curado de compuestos de fibra de carbono, el autoclave permite el control en línea secuencial y en tiempo real de parámetros del proceso como la temperatura, la presión, el vacío, la refrigeración y la circulación. El equipo consta de los siguientes componentes:

1. Estructura general: Comprende el cuerpo del tanque, el mecanismo de la puerta del tanque, el motor de alta temperatura y la capa de aislamiento del conducto de aire, formando un tanque resistente a la alta presión y a la alta temperatura.

2. Dispositivo de enclavamiento de seguridad: Incluye enclavamiento automático de la presión, enclavamiento manual y sistema de alarma de presión ultraelevada.

3. Dispositivo de apertura rápida de puertas: Cuenta con un diseño de puerta de apertura rápida de modo dual manual-eléctrico, que permite la apertura y cierre normales de la puerta del depósito durante los cortes de energía.

4. Dispositivo de sellado: La puerta del depósito utiliza una junta hinchable de silicona, capaz de soportar altas presiones.

5. Sistema de presión: Consta de un compresor, un depósito de almacenamiento de aire, una válvula de control de presión, tuberías, un transmisor de presión y un manómetro, formando un sistema de suministro y control de presión. La presión interna puede alcanzar 1,5-2,5 MPa con un error no superior a 0,05 MPa, equipado con un dispositivo de seguridad a prueba de explosiones.

6. Sistema de calefacción: Consta de tubos calefactores eléctricos de acero inoxidable, ventilador de alta temperatura, placas de conductos de aire, capa aislante y sistema de control de temperatura, con una potencia calorífica que satisface los requisitos de temperatura máxima y velocidad de calentamiento de la cámara.

7. Sistema de circulación de temperatura: Incluye un ventilador de circulación, placas de guía de aire y una cubierta de guía de flujo para acelerar la conducción y circulación del calor, formando un campo de temperatura uniforme.

8. Sistema de vacío: Comprende una bomba de vacío, tuberías, vacuómetro y válvula de vacío, que proporcionan condiciones de vacío para preformas de material compuesto encapsulado, con múltiples conectores de tuberías de vacío para satisfacer los requisitos del proceso de moldeo.

9. Sistema de control automático: Utiliza un sistema de control PLC para lograr un control de alta precisión y un registro en tiempo real de los parámetros del proceso, como la presión, la temperatura y la refrigeración, durante todo el proceso.

Fabricante y piezas personalizadas de fibra de carbono

Hengtuopu suministra piezas de fibra de carbono de alta calidad y precisión para los sectores de automoción, aeroespacial, militar y médico. Nuestros procesos con certificación ISO garantizan componentes fiables y ligeros con precios competitivos, adaptados a sus necesidades desde el diseño hasta la producción.

Póngase en contacto con nosotros para solicitar un presupuesto.