CN105130483B - 复合石英陶瓷天线罩罩体压缩成型方法及其专用压缩模具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种复合石英陶瓷天线罩罩体压缩成型方法,该方法包括如下步骤:1)根据天线罩罩体产品结构、尺寸及密度要求,确定纤维增强体的结构、尺寸和密度,并进行结构设计与编织;2)采用浸渍硅溶胶对纤维增强体进行真空浸渍、一体化浓缩复;3)利用压缩模具对纤维增强体进行压缩成型;4)干燥处理;5)脱模并取出产品,高温烧结处理后,修边打磨,即得复合石英陶瓷天线罩罩体。本发明还公开了一种用于上述成型方法的专用压缩模具。本发明选用铺层结构的纤维增强编织体,采用一体化复合后压缩成型的复合石英陶瓷天线罩罩体,具有密度可调,可压缩,浸胶效率高的特点,原材料成本低廉,编织周期短,便于后续大批量生产。

Description

复合石英陶瓷天线罩罩体压缩成型方法及其专用压缩模具
技术领域
本发明属于导弹技术领域,具体涉及一种复合石英陶瓷天线罩罩体压缩成型方法及其专用压缩模具。
背景技术
天线罩位于导弹的最前端,具有子弹形状的气动外形,在高速飞行过程中起着透波、防热、承载和抗烧蚀的作用,保护位于内部的制导系统能够正常工作。这要求它必需具有足够的强度、刚度、耐高温性来抵抗外界恶劣环境的影响,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,要求天线罩罩体的材料同时具备优良的耐高温性能、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。
复合石英陶瓷低密度、耐高温、高强度、高韧性,且具有优良的微波透过性能和耐腐蚀性能,是制造天线罩罩体的理想材料。但复合石英陶瓷材料致密化速度慢,生产周期长,成本高。本发明利用复合石英材料性能可设计性,通过对纤维增强体的材料选择、结构设计和成型方法的巧妙改进,既可以使复合石英陶瓷材料快速致密化,缩短生产周期,又能够降低生产成本。采用可压缩的铺层结构织物作为纤维增强体,通过压缩定型工艺技术可快速致密化净尺寸成型,所制备的复合石英陶瓷材料既能满足耐高温、高强度、高韧性、透波的性能要求,又解决了长周期、高成本的问题。
发明内容
本发明所要解决的一个技术问题是提供一种复合石英陶瓷天线罩罩体压缩成型方法,通过该压缩成型方法,可以接近净尺寸成型复合石英陶瓷天线罩罩体,且致密化速度快,其产品具有良好的表面质量和尺寸精度,能满足天线罩罩体对成型工艺的要求。
本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种用于上述压缩成型方法的专用压缩模具。
为解决上述第一个技术问题,本发明采用的技术方案包括如下步骤:
(1)根据天线罩罩体产品结构、尺寸及密度要求,确定纤维增强体的结构、尺寸和密度,并进行结构设计与编织;所述纤维增强体是采用石英纤维、石英纤维布、石英纤维毡交替铺层,然后逐层针刺,最后整体缝合成型的仿形织物;
(2)采用浸渍硅溶胶对纤维增强体进行真空浸渍、一体化浓缩复合直至表面发粘而不发硬为止;
(3)将纤维增强体内、外表面的硬质硅溶胶颗粒清除干净后装配到压缩模具的芯模上,然后装压模,插定位销于压模和芯模的定位销孔中对压缩模具型腔的水平方向进行定位,装螺栓,通过拧紧螺栓加压至压模与芯模的定位处接触,对模具型腔的垂直方向进行定位;
(4)将压缩定型后的产品连同压缩模具进行干燥,干燥条件为:20℃~30℃条件下晾置6h~8h,50℃~60℃条件下干燥6h~8h,80℃~100℃条件下烘干10h~12h;
(5)脱模并取出产品,将产品放入烧结炉中,在900℃±10℃条件下高温烧结50min~60min,然后修边打磨,即得复合石英陶瓷天线罩罩体。
进一步地,所述步骤(2)中,真空浸渍的真空度为-0.09MPa~-0.1MPa,温度为60℃±5℃。
进一步地,所述步骤(2)中,浸渍的硅溶胶密度为1.3~1.32g/cm3,所述一体化浓缩在蒸发炉中80℃~100℃水浴下加热浓缩。
为解决上述第二个技术问题,本发明提供了一种用于上述压缩成型方法的专用压缩模具,该压缩模具由芯模、压模、定位销和螺栓组成,所述芯模和压模相对应的位置分别设置有定位销孔和螺栓孔,所述芯模和压模上还设置有透气孔。
进一步地,所述芯模内部还设置有空腔。
本发明选用铺层结构的纤维增强编织体,采用一体化复合后压缩成型的复合石英陶瓷天线罩罩体,其具有如下特点:
(1)纤维增强体是采用石英纤维、石英纤维布、石英纤维毡交替铺层,然后逐层针刺,最后整体缝合成型的仿形预制体。这种“汉堡包”结构的纤维增强体具有“海绵”特性,密度可调,可压缩,浸胶效率高的特点。该结构的纤维增强体,原材料成本低廉,编织周期短,便于后续大批量生产。
(2)采用压缩成型的方法可使复合石英陶瓷快速致密化,缩短复合周期,且接近可净尺寸成型,成本低。
附图说明
图1为天线罩罩体结构图。
图2为本发明方法用于成型天线罩罩体的纤维增强体截面结构示意图。
图3为用于本发明成型方法的专用压缩模具工作剖面图和主视图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。
某型号武器系统复合石英陶瓷天线罩罩体的结构如图1所示,其制备工艺过程如下:
产品尺寸:
表1 产品尺寸
产品总高/mm 400
底面外径/mm 218
底面内径/mm 206
壁厚/mm 6
(1)根据复合石英陶瓷天线罩罩体尺寸,确定纤维增强体8的结构尺寸和结构参数如表2所示,按图2的结构形式进行结构设计与编织。
表2 纤维增强体的结构尺寸和结构参数
(2)确定压缩模具的结构、尺寸,压缩模具压缩到位后的型腔应与天线罩罩体产品尺寸状态一致。压缩模具中芯模1的腔体可以是实心的,也可以是全部或部分空心的,设置有空腔5可以较好地满足压缩过程中的透气性能,但同时必须保证芯模1具有较好的力学性能以确保在压缩过程中芯模1不变形。较好地兼顾力学性能与透气性能的一个办法是在芯模1和压模2上都设置透气孔6;或设置为如图3所示的结构,即在芯模1和压模2设置透气孔6的情况下,将芯模1设置为部分空腔结构。
(3)将纤维增强体8放入真空桶中,在-0.095MPa真空度和60℃±5℃温度条件下,浸渍密度为1.31g/cm3的硅溶胶,然后在蒸发炉中90℃水浴加热,一体化浓缩复合直至表面发粘而不发硬为止。
(4)将浸渍复合后的纤维增强体8的内、外表面的硬质硅溶胶颗粒清除干净后装配到压缩模具的芯模1上,然后装压模2,插定位销3于压模2和芯模1的定位销孔中以对纤维增强体8进行水平方向的定位,装螺栓4于螺栓孔中,拧紧螺栓4加压至压模2与芯模1上的定位处7接触。
(5)干燥处理:先在25℃条件下晾置7h,然后在55℃条件下干燥7h,接着在90℃条件下烘干11h。
(6)脱模并取出产品。将产品放入烧结炉中,在900℃±10℃条件下高温烧结55min,然后修边打磨,即得复合石英陶瓷天线罩罩体。

Claims (1)

1.一种复合石英陶瓷天线罩罩体压缩成型方法,其特征在于:该方法包括如下步骤:
1)根据天线罩罩体产品结构、尺寸及密度要求,确定纤维增强体的结构、尺寸和密度,并进行结构设计与编织;所述纤维增强体是采用石英纤维、石英纤维布、石英纤维毡交替铺层,然后逐层针刺,最后整体缝合成型的仿形织物;
2)采用浸渍硅溶胶对纤维增强体进行真空浸渍、一体化浓缩复合直至表面发粘而不发硬为止;
3)将纤维增强体内、外表面的硬质硅溶胶颗粒清除干净后装配到压缩模具的芯模上,然后装压模,插定位销于压模和芯模的定位销孔中对压缩模具型腔的水平方向进行定位,装螺栓,通过拧紧螺栓加压至压模与芯模的定位处接触,对模具型腔的垂直方向进行定位;
4)将压缩定型后的产品连同压缩模具进行干燥,干燥条件为:20℃~30℃条件下晾置6h~8h,50℃~60℃条件下干燥6h~8h,80℃~100℃条件下烘干10h~12h;
5)脱模并取出产品,将产品放入烧结炉中,在900℃±10℃条件下高温烧结50min~60min,然后修边打磨,即得复合石英陶瓷天线罩罩体;
所述步骤2)中,真空浸渍的真空度为-0.09MPa~-0.1MPa,温度为60℃±5℃;浸渍的硅溶胶密度为1.3~1.32g/cm3,所述一体化浓缩在蒸发炉中80℃~100℃水浴下加热浓缩。
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