CN103264509A - 树脂基复合材料天线罩体的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种树脂基复合材料天线罩体的制备方法，步骤如下：首先，根据天线罩产品的结构、尺寸及质量要求，确定纤维增强复合材料编织体的铺层厚度及数量；然后，将金属套环套设到凸模的锥形体上，涂抹脱模剂；再制备预成型体；然后，将纤维增强复合材料编织体及预成型体装配于凸模上，套装完毕后锁紧编织体并剪边；再然后，合模，注入树脂固化；最后，脱模，飞边，得到成品。本发明特别适用于大尺寸树脂基复合材料罩体、变壁厚罩体，选用纤维增强编织体铺层，复合材料纤维体积含量超过60%，纤维强度发挥率高；将金属件与复合材料一体化成型，制品表观色泽均一，内部粘接良好，精度高，无需对纤维层进行机加，能满足成型工艺的要求。
Description
技术领域
本发明涉及雷达天线罩制备技术，具体地指一种树脂基复合材料天线罩体的制备方法。
背景技术
雷达天线罩是现代作战飞机、导弹、舰艇的重要功能部件，其主要功能是保护罩内雷达天线在各种环境条件下正常工作。
天线罩位于导弹头部，作为弹体的一个重要结构件，它必须具有足够的强度、刚度、耐热性来抵抗外界恶劣环境的影响，同时，它又是一个天线辐射的电磁波窗口，因此，它还必需满足雷达系统对传输系数、瞄准误差和天线方向图畸变等电性能的要求。
天线罩的多功能性，导致了对天线罩要求的复杂性，而这些要求常常相互矛盾，更增加了研制天线罩的难度。例如，导弹飞行中的气动加热、气动加载和雷达系统的工作，要求天线罩的材料同时具备优良的耐热性能、力学性能和电器性能；但材料的上述几种性能常常难易兼顾。
复合材料因其低密度、高强度具有优良的微波透过性能和耐腐蚀性能，是制造天线罩的理想材料。同时，因复合材料具有性能可设计性，通过树脂基体和增强材料及增强材料结构的不同组合，可以得到满足主要要求，又能很好兼顾其它要求的最好结果。
天线罩为典型的薄壁结构，长度与直径之比约为3，且局部厚度是整体厚度的8倍，其型面复杂且尺寸精度要求较高也给天线罩成型带来很大的困难。现有技术通常采用模压、缠绕、手工铺覆等常规的复合材料成型工艺，这些工艺一般主要靠操作人员的经验控制，缠绕的厚度，手工铺覆的均匀度，但是由于存在操作人员的个体差异，所制成的产品致密性、纤维体积含量会产生差异，容易导致产品性能不达标，甚至报废，常难以胜任该产品的成型要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中以模压、缠绕、手工铺覆常规成型工艺制备天线罩，产品的致密性、纤维体积含量不可控的缺陷，提供一种简单易行，成品效果好的树脂基复合材料天线罩体的制备方法。
为实现上述目的，本发明所设计的树脂基复合材料天线罩体的制备方法，步骤如下：
1）准备天线罩套装模、具有低膨胀系数的金属套环、树脂及纤维增强复合材料编织体，天线罩套装模包括凹模和凸模，凸模为带有环形底座的锥形体，凹模与凸模相配合，根据天线罩产品的结构、尺寸及质量要求，确定纤维增强复合材料编织体的铺层厚度及数量；
2）将金属套环套设到凸模的锥形体上，与所述环形底座及锥形体下端外壁相贴合；
3）在金属套环与天线罩套装模上均匀涂抹脱模剂；
4）制备预成型体；
5）将数层纤维增强复合材料编织体逐层套装于凸模上，然后用铁丝将其拧紧，以防止所述编织体松散，编制体套装层数达到总层数的一半后，将预成型体装配于套装的编织体尖端，保证预成型体与凸模同轴，再逐层将剩余纤维增强复合材料编织体套装于预成型体及凸模上，待所有的编织体套装完毕，用铁丝锁紧编织体，并裁剪掉多余的编织体；
6）将装配好编织体的凸模和凹模装配到位，所述金属套环与凹模间隙配合，对凸模和凹模内的夹层抽真空，将树脂预热后恒温注入，加温固化；
7）脱模，对脱模后的天线罩产品修剪飞边，得到成品。
其中，所述步骤（4）中预成型体的制备过程如下：
a）准备预成型体成型模；
b）取树脂于烧杯中，加入适量有机溶剂后搅拌均匀，得到树脂溶液备用；
c）将纤维增强复合材料编织体浸没在树脂溶液中，充分浸透后晾干，得到树脂编织体备用；
d）将树脂编织体填满预成型体成型模后合模，然后将预成型体成型模放置于烘箱中，80~120℃固化2~4h；
e）待模具冷却至室温后脱模，得到预成型体，修剪预成型体待用。
优选地，所述有机溶剂为丙酮或酒精。
优选地，所述所述步骤7）中，树脂注入温度为20~150℃，压力为0.1~0.8MPa下，树脂固化条件为： 100~150℃保温1~4h，然后180~200℃保温1~4h，最后210~250℃保温2~10h。
优选地，所述纤维增强复合材料编织体为玻璃纤维编织体。
优选地，所述金属套环为因瓦合金钢套环。
优选地，所述树脂为双马树脂或者环氧树脂。
本发明的有益效果：选用纤维增强编织体铺层，一体化成型的树脂基复合材料罩体，其具有如下特点：
（1）特别适用于大尺寸的树脂基复合材料罩体、变壁厚罩体，该树脂基复合材料罩体铺层难度大，采用传统的铺层方法难以保证产品表观及内部质量，采用纤维编织体铺层，操作简便，原材料成本低廉，便于后续大批量生产；
（2）选用纤维增强编织体铺层，复合材料纤维体积含量超过60%，纤维强度发挥率高；
（3）将金属件与复合材料一体化成型，制品表观色泽均一，内部粘接良好，精度高，无需对纤维层进行机加，避免机加对纤维的损伤，能满足天线罩对成型工艺的要求。
附图说明
图1为采用本发明方法制备的树脂基复合材料天线罩体的剖视结构示意图。
图2为天线罩套装模的剖视结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
本实施例所制备的天线罩产品尺寸如下表：
表1 产品尺寸
| 产品总高/mm | 560 |
| 底面外径/mm | 202 |
| 底面内径/mm | 178 |
| 壁厚/mm | 5.6~5.8 |
树脂基复合材料天线罩体的制备方法，步骤如下：
（1）准备天线罩套装模、因瓦合金钢套环3、双马树脂及高强玻璃纤维布编织体4，天线罩套装模包括凸模1和凹模2，如图2所示，凸模1为带有环形底座的锥形体，凹模2与凸模1相配合，根据天线罩产品的结构、尺寸及质量要求，确定纤维增强复合材料编织体4的铺层厚度为0.32mm及数量为23层，具体的编制体规格及站位如下表2所示。
表2编制体规格及站位
（2）将因瓦合金钢套环3套设到凸模1的锥形体上，与所述环形底座及锥形体下端外壁相贴合；
（3）在因瓦合金钢套环3、凸模1和凹模2上均匀涂抹脱模剂；
（4）制备预成型体：
a）准备预成型体成型模；
b）取双马树脂于烧杯中，加入适量丙酮后搅拌均匀，得到树脂溶液备用；
c）将高强玻璃纤维布编织体4浸没在树脂溶液中，充分浸透后晾干，得到树脂编织体备用；
d）将树脂编织体填满预成型体成型模后合模，然后将预成型体成型模放置于烘箱中，100℃固化2h；
e）待模具冷却至室温后脱模，得到预成型体5，修剪预成型体待用；
（5）将数层高强玻璃纤维布4编织体逐层套装于凸模上，由凸模的尖端至因瓦合金钢套环3处，然后用铁丝将其拧紧，以防止所述编织体4松散，套装至第11层，然后，将预成型体5装配于套装的编织体4尖端。再逐层将剩余高强玻璃纤维布编织体4套装于预成型体5及凸模1上，待所有的编织体4套装完毕，用铁丝锁紧编织体，并裁剪掉多余的编织体4；
（6）将装配好编织体4的凸模1和凹模2装配到位，因瓦合金钢套环3与凹模2间隙配合，对凸模1和凹模2内的夹层抽真空，将双马树脂在130℃预热1h，在130℃、0.4MPa压力下将双马树脂注入天线罩套装模中，并按照150℃保温4h，然后200℃保温4h，最后250℃保温6h的固化条件对树脂进行固化；
（7）脱模、对得到的天线罩产品修剪飞边，得到成品，如图1所示。
Claims (7)
1.一种树脂基复合材料天线罩体的制备方法，步骤如下：
1）准备天线罩套装模、具有低膨胀系数的金属套环、树脂及纤维增强复合材料编织体，天线罩套装模包括凹模和凸模，凸模为带有环形底座的锥形体，凹模与凸模相配合，根据天线罩产品的结构、尺寸及质量要求，确定纤维增强复合材料编织体的铺层厚度及数量；
2）将金属套环套设到凸模的锥形体上，与所述环形底座及锥形体下端外壁相贴合；
3）在金属套环与天线罩套装模上均匀涂抹脱模剂；
4）制备预成型体；
5）将数层纤维增强复合材料编织体逐层套装于凸模上，然后用铁丝将其拧紧，以防止所述编织体松散，编制体套装层数达到总层数的一半后，将预成型体装配于套装的编织体尖端，保证预成型体与凸模同轴，再逐层将剩余纤维增强复合材料编织体套装于预成型体及凸模上，待所有的编织体套装完毕，用铁丝锁紧编织体，并裁剪掉多余的编织体；
6）将装配好编织体的凸模和凹模装配到位，所述金属套环与凹模间隙配合，对凸模和凹模内的夹层抽真空，将树脂预热后恒温注入，加温固化；
7）脱模，对脱模后的天线罩产品修剪飞边，得到成品。
2.根据权利要求1所述树脂基复合材料天线罩体的制备方法，其特征在于：所述步骤4）中，预成型体的制备过程如下：
a）准备预成型体成型模；
b）取树脂于烧杯中，加入适量有机溶剂后搅拌均匀，得到树脂溶液备用；
c）将纤维增强复合材料编织体浸没在树脂溶液中，充分浸透后晾干，得到树脂编织体备用；
d）将树脂编织体填满预成型体成型模后合模，然后将预成型体成型模放置于烘箱中，80~120℃固化2~4h；
e）待模具冷却至室温后脱模，得到预成型体，修剪预成型体待用。
3.根据权利要求2所述树脂基复合材料天线罩体的制备方法，其特征在于：所述有机溶剂为丙酮或酒精。
4.根据权利要求1或2或3所述树脂基复合材料天线罩体的制备方法，其特征在于：所述步骤7）中，树脂注入温度为20~150℃，压力为0.1~0.8MPa，树脂固化条件为：100~150℃保温1~4h，然后180~200℃保温1~4h，最后210~250℃保温2~10h。
5.根据权利要求1或2或3所述树脂基复合材料天线罩体的制备方法，其特征在于：所述纤维增强复合材料编织体为玻璃纤维编织体。
6.根据权利要求1或2或3所述树脂基复合材料天线罩体的制备方法，其特征在于：所述金属套环为因瓦合金钢套环。
7.根据权利要求1或2或3所述树脂基复合材料天线罩体的制备方法，其特征在于：所述树脂为双马树脂或者环氧树脂。
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