基于热气加热的热塑性复合材料原位成型过程中温度场分析

摘要

在热塑性复合材料的自动铺放原位成型过程中,温度历程对于复合材料的最终质量和性能有很大影响。以碳纤维增强聚醚醚酮铺放过程中的温度场为研究对象,建立了二维温度场瞬态传热模型,通过对传热模型划分区域确立了边界条件,分析了热气温度、铺放速度以及模具的初始温度对铺层温度场的影响。通过原理性铺放实验,建立了温度场测量系统,从而验证了有限元模型的正确性。结果表明,随着热气温度的升高以及铺放速度的降低,每层的峰值温度逐渐升高。模具初始温度为室温时,为满足成型要求,选择热气温度为650℃,最大铺放速度为6 mm/s。模具的初始温度对于首层的温度场有很大影响,为改善首层粘接熔融效果、提高铺放效率以及降低整体温度梯度,应适当提高模具温度和铺放速度,并降低热气温度。