CN109049763B - 一种耐高温纤维缠绕复合材料壳体的制造方法 - Google Patents

一种耐高温纤维缠绕复合材料壳体的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了监控领域内的一种耐高温纤维缠绕复合材料壳体的制造方法，包括以下步骤：步骤1，进行工装和模具的准备；步骤2，进行石膏层的制备，将石膏粉、聚乙烯醇和水按照重量比为2：（1～2）：1的比例配置石膏，搅拌均匀后将混合完成的石膏铺覆在金属芯模上，使用型面刮板将芯模外形面处理到绝热层的理论内型面；步骤3，进行裙模具的准备；步骤4，进行裙的制作；该方法制造的复合材料壳体具有轻质、可靠性高、成本低廉、耐高温、爆破压力高等特点，能够满足新型航空航天飞行器件在苛刻的高温环境下进行正常飞行的要求，本发明可以用于耐高温纤维缠绕复合材料壳体的制造。

Description

一种耐高温纤维缠绕复合材料壳体的制造方法
技术领域
本发明涉及一种壳体的制造方法，特别涉及一种耐高温复合材料壳体的制造方法。
背景技术
纤维增强树脂基复合材料具有高比强、高比模、尺寸稳定、可设计性强、便于大面积整体成型等特点，已经成为继铝合金、钛合金和钢之后最重要的航空结构材料之一，在航空航天领域得到了广泛应用。随着航空航天事业的迅猛发展，对结构器件的重量、耐高温性能要求更加严格，轻质、高强、耐高温复合材料对于减轻发动机的重量、提高飞行器的性能、降低发射成本具有重要意义。早在20世纪40年代，复合材料壳体就已经在美国飞机上使用，随后，各国均对其进行了大量的研究工作，制造出了采用碳纤维缠绕环氧树脂复合材料壳体。但是，现有技术中，新型航空航天飞行器件飞行环境的极为苛刻，其使用温度不断提高，而目前的制造方法制造出来的碳纤维缠绕环氧树脂复合材料壳体，其耐热温度通常在130℃以下，故现有的碳纤维缠绕环氧树脂复合材料壳体的制造方法较难满足轻质、高强、耐高温的技术要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种耐高温纤维缠绕复合材料壳体的制造方法，该方法制造的复合材料壳体具有轻质、可靠性高、成本低廉、耐高温、爆破压力高等特点，能够满足新型航空航天飞行器件在苛刻的高温环境下进行正常飞行的要求。
为了实现上述目的，本发明提供了一种耐高温纤维缠绕复合材料壳体的制造方法，包括以下步骤：
步骤1，进行工装和模具的准备；
步骤2，进行石膏层的制备，将石膏粉、聚乙烯醇和水按照重量比为2：（1～2）：1的比例配置石膏，搅拌均匀后将混合完成的石膏铺覆在金属芯模上，使用型面刮板将芯模外形面处理到橡胶绝热层的理论内型面；
步骤3，进行裙模具的准备；
步骤4，进行裙的制作；
步骤5，将芯模中间筒段周围包裹一层聚四氟乙烯脱模布，芯模前段和后段表面则各刷涂一层脱模剂，以方便芯模与橡胶绝热层的分离；
步骤6，进行橡胶绝热层的制作；
步骤7，采用环氧树脂、固化剂以及促进剂混合配置成耐高温环氧树脂胶；
步骤8，将碳纤维按照缠绕机穿纱顺序，依次通过出纱口，浸胶辊，再浸润在耐高温环氧树脂胶中；
步骤9，碳纤维缠绕，使用浸润过的碳纤维对橡胶绝热层进行缠绕得到缠绕后的产品，缠绕时采用螺旋交替缠绕的方式进行，缠绕时控制缠绕张力；
步骤10，缠绕完成后，将制作好的裙安装到前后两个上裙工装上，利用上裙工装将制得的裙安装到缠绕后的产品上，根据相关定位关系进行定位固定；
步骤11，上裙成功后，在前后裙接缝处缠绕200mm宽的T300平纹碳布，然后再缠绕8层环向碳纤维，使用5根纱团，缠绕张力为40N/股，直至缠绕到设计的厚度为止，这样得到了复合材料壳体；
步骤12，对复合材料壳体进行固化成型；
步骤13，将固化成型好的复合材料壳体使用卸模工装抽出两端的固定法兰，然后抽出芯轴，最后从两端端口抽出每一块分瓣模具，清除芯模筒段包裹的聚四氟乙烯薄膜，使得壳体内壁清洁干净，经吹干残留的水分，即制造得到耐高温纤维缠绕复合材料壳体。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于，将碳纤维经过耐高温环氧树脂胶浸润后缠绕在裙的橡胶绝热层上，采用螺旋交替缠绕的方式进行，完成后进行环向缠绕，之后送入固化炉进行固化成型，最后去除模具，经过清洁吹干后得到耐高温纤维缠绕复合材料壳体，该方法制造的复合材料壳体具有轻质、可靠性高、成本低廉、耐高温、爆破压力高等特点，能够满足新型航空航天飞行器件在苛刻的高温环境下进行正常飞行的要求，本发明可以用于耐高温纤维缠绕复合材料壳体的制造。
作为本发明的进一步改进，所述工装和模具的准备步骤如下：
步骤2.1，模具的清理：清理模具成型面的残留物，避免划伤模具的成型面，然后用干净的布带浸渍丙酮对模具进行擦拭，清洗影响产品的残渣，之后进行晾干；
步骤2.2，模具的组合与装配：使用模具前需要先装配模具；先将芯轴放在支撑工装上，然后遵循向径向后轴向装配的步骤装配模具部件，装配顺序依次为两端的连接固定法兰、32片模块A、32片模块B、32模块C，按照编号和数模依次装配，避免每个模块的装配位置错误，保证装配后的型面平整、光滑，没有间隙；
这样使得模具表面干净整洁，没有划痕，同时模具各部件之间的装配精确，装配后的型面平整、光滑，没有间隙，在使用模具制造产品的时候，确保产品结构符合要求，表面平整，不会出现凹凸不平的瑕疵，更好地提升产品的品质。
作为本发明的进一步改进，所述裙模具的准备步骤如下：
步骤3.1，裙模具的清理：清理裙模具成型面等的残留物，避免划伤模具成型面，然后用干净的布带浸渍少量的丙酮对模具进行擦拭，清洗影响产品的残渣，之后晾干；
步骤3.2，裙模具的组合与装配：裙模具是分瓣组合式模具，使用前需要先装配；按照每个分瓣模块上的编号依次将每个分瓣模块用两个定位销先定位，然后用两个紧固螺栓拧紧在裙模具内筒上，使每个模块紧贴内筒，并且每个模块之间的间隙不得超过模具设计时的公差要求；
这样可以确保群模具的装配精确，表面整洁平滑，使得裙模具制作出来的裙更加复合设计的要求，品质更佳。
作为本发明的进一步改进，所述进行裙的制作步骤如下：
步骤4.1，选用T700双马树脂单向预浸料，对从冷库取出来的预浸料进行解冻处理，并对裙模具进行清理；
步骤4.2，裁布机按照设计好的形状、角度、数量对预浸料进行裁剪，并对每一个预浸料进行编号；
步骤4.3，依据工艺指令，在裙模具的相应区域上进行铺层操作，每隔5层左右进行一次真空压实和吸胶处理；
步骤4,4，铺层结束后，在热压罐中进行固化成型，固化成型的制度为：以2℃/min的速率升温到130℃，保温1个小时，以2℃/min的速率升温到150℃，保温1个小时，以2℃/min的速率升温到180℃，保温1个小时，以2℃/min的速率升温到150℃，保温4个小时，自然降温到60℃以下出模；成型压力0.6MPa；
步骤4.5，固化完成后进行去毛边处理，对型面进行机械加工到相应尺寸；
步骤4.6，脱模后的裙按照图纸要求机械加工相应孔位，并和角盒进行胶螺装配；
这样可以确保制作出的裙形状尺寸的精度更高，更加复合设计的要求，并且通过严格精准的固化制度使得裙的固化成型过程不会出现各部分收缩不均衡的现象，有效避免成型过程中产生气孔的问题。
作为本发明的进一步改进，所述橡胶绝热层的制作步骤如下：
步骤5.1，工装清理：清理模具成型面等的残留物，避免划伤模具成型面，然后用干净的布带浸渍乙酸乙酯对模具进行擦拭，该工装只能用乙酸乙酯清理；
步骤5.2，下料：橡胶绝热层料片按工艺需要设计裁剪，厚度要求：0.5mm≤δ<2.0mm；厚度测量：空调间晾置3h，边缘均匀取5点，取平均值；料片采用小于30°斜切口搭接，δ≤2mm无须倒边，δ=2mm，倒边厚度不小于3.5mm，δ=3mm，宽度不小于5.2mm；
步骤5.3，胶黏剂的准备：CH238涂刷在金属铝接头粘贴面上，要求涂刷均匀，CH238涂刷前打磨铝接头1～2遍，涂刷后晾置30min～60min，料片粘贴前，在料片粘贴面和底层表面涂刷J-1，涂刷后3min～10min内完成料片粘接，并且手按实，针刺除泡，未固化的胶粘剂用丙酮清理；
步骤5.4，橡胶绝热层贴片：料片粘接面使用乙酸乙酯清理；乙酸乙酯清理、胶粘剂涂刷后抽分晾置5min～10min；料片粘接以贴片位置、顺序为准；料片搭接5mm～15mm，顺气流粘接；料片粘接过程中及时检查、清除气泡；多层料片粘接时，层间环向搭接边错开不少于100mm；
步骤5.5，固化温度考虑到橡胶绝热层硫化点；采用从室温升温至（110±5）℃，保温2h，以15℃/h的速率升温至（165±5）℃，保温1h，以15℃/h的速率降温至（100±5）℃，自然降温至50℃的温度控制路线；
这样可以确保橡胶绝热层具有更好的隔热、耐烧蚀、抗冲刷等性能，保证发动机在高温高压下承受烧蚀、冲刷仍能长时间可靠工作，更好地适应复杂苛刻的环境。
作为本发明的进一步改进，所述续碳纤维缠绕的具体步骤如下：
步骤6.1，采用5根纱团，每根纱团展开宽度5mm，保证纱团的转速比和张力；缠绕初始张力为40N/股，每两层递减2N，缠绕到第10层时，张力不再减少；
步骤6.2，缠绕总层数为纵向18层，环向8层，缠绕顺序为每缠绕四层纵向后缠绕两层环向；
步骤6.3，缠绕过中需要不断进行表面刮胶，避免树脂过多，控制含胶量；
步骤6.4，进行碳布补强，在筒直段与封头交汇处每隔一个循环手糊一层T300平纹碳布，共铺贴两层；
这样可以确保缠绕均匀，无堆积现象，缠绕的尺寸稳定性好，缠绕后的表面光滑，充分发挥出纤维的强度，提高抗抗冲击性能。
作为本发明的进一步改进，所述环氧树脂包括缩水甘油醚类环氧树脂和缩水甘油胺类环氧树脂，所述固化剂为甲基纳迪克酸酐，所述促进剂为2-乙基-4-甲基咪唑，这样可以跟进一步地提高耐热性能，耐冲击性能和耐震性，并且具有更好的防潮防水、防油防尘性能佳，耐湿热、大气老化性能，以及绝缘、抗压、粘接强度高等电气及物理特性。
作为本发明的进一步改进，所述固化成型的具体步骤如下：将所述复合材料壳体送入固化炉，将芯轴与机械旋转装置进行连接并且以每分钟0.5转的速度带动芯轴进行旋转，以 1～2℃/min的升温速度升至100℃保温2小时，再依次升至120℃保温3小时，升至150℃保温4小时，升至180℃保温10小时，最后以不大于2℃/min的降温速度，使得壳体冷却到室温即完成固化，这样可以通过严格的温度控制确保壳体固化过程中加热均匀，阶梯升温，分段固化，使得温度的变化与固化反应相适应，保证壳体的固化成型复合工艺要求。
作为本发明的进一步改进，所述碳纤维为T700连续碳纤维，并且T700连续碳纤维浸润在温度为30℃～40的耐高温环氧树脂胶中，浸润时间为2秒，这样选用强度更高的T700连续碳纤维，可以提升壳体的强度，并且30℃～40温度下，浸润效果更好，同时2秒的浸润时间既保证了能够充分浸润又确保最大程度地缩短制造时间。
具体实施方式
下面对本发明进一步说明：
一种耐高温纤维缠绕复合材料壳体的制造方法,包括以下步骤：
步骤1，进行工装和模具的准备，清理模具成型面的残留物，避免划伤模具的成型面，然后用干净的布带浸渍丙酮对模具进行擦拭，清洗影响产品的残渣，之后进行晾干；使用模具前需要先装配模具，先将芯轴放在支撑工装上，然后遵循向径向后轴向装配的步骤装配模具部件，装配顺序依次为两端的连接固定法兰、32片模块A、32片模块B、32模块C，按照编号和数模依次装配，避免每个模块的装配位置错误，保证装配后的型面平整、光滑，没有间隙；
步骤2，进行石膏层的制备，将石膏粉、聚乙烯醇和水按照重量比为2：（1～2）：1的比例配置石膏，搅拌均匀后将混合完成的石膏铺覆在金属芯模上，使用型面刮板将芯模外形面处理到绝热层的理论内型面；
步骤3，进行裙模具的准备，清理裙模具成型面等的残留物，避免划伤模具成型面，然后用干净的布带浸渍少量的丙酮对模具进行擦拭，清洗影响产品的残渣，之后晾干；裙模具是分瓣组合式模具，使用前需要先装配，按照每个分瓣模块上的编号依次将每个分瓣模块用两个定位销先定位，然后用两个紧固螺栓拧紧在裙模具内筒上，使每个模块紧贴内筒，并且每个模块之间的间隙不得超过模具设计时的公差要求；
步骤4，进行裙的制作，选用T700双马树脂单向预浸料，对从冷库取出来的预浸料进行解冻处理，并对裙模具进行清理；裁布机按照设计好的形状、角度、数量对预浸料进行裁剪，并对每一个预浸料进行编号；依据工艺指令，在裙模具的相应区域上进行铺层操作，每隔5层左右进行一次真空压实和吸胶处理；铺层结束后，在热压罐中进行固化成型，固化成型的制度为：以2℃/min的速率升温到130℃，保温1个小时，以2℃/min的速率升温到150℃，保温1个小时，以2℃/min的速率升温到180℃，保温1个小时，以2℃/min的速率升温到150℃，保温4个小时，自然降温到60℃以下出模；成型压力0.6MPa；固化完成后进行去毛边处理，对型面进行机械加工到相应尺寸；脱模后的裙按照图纸要求机械加工相应孔位，并和角盒进行胶螺装配；
步骤5，将芯模中间筒段周围包裹一层聚四氟乙烯脱模布，芯模前段和后段表面则各刷涂一层脱模剂，以方便芯模与橡胶绝热层的分离；
步骤6，进行橡胶绝热层的制作，清理模具成型面等的残留物，避免划伤模具成型面，然后用干净的布带浸渍乙酸乙酯对模具进行擦拭，该工装只能用乙酸乙酯清理；下料：橡胶绝热层料片按工艺需要设计裁剪，厚度要求：0.5mm≤δ<2.0mm；厚度测量：空调间晾置3h，边缘均匀取5点，取平均值；料片采用小于30°斜切口搭接，δ≤2mm无须倒边，δ=2mm，倒边厚度不小于3.5mm，δ=3mm，宽度不小于5.2mm；胶黏剂的准备：CH238涂刷在金属铝接头粘贴面上，要求涂刷均匀，CH238涂刷前打磨铝接头1-2遍，涂刷后晾置30min～60min，料片粘贴前，在料片粘贴面和底层表面涂刷J-1，涂刷后3min～10min内完成料片粘接，并且手按实，针刺除泡，未固化的胶粘剂用丙酮清理；橡胶绝热层贴片：料片粘接面使用乙酸乙酯清理；乙酸乙酯清理、胶粘剂涂刷后抽分晾置5min～10min；料片粘接以贴片位置、顺序为准；料片搭接5mm～15mm，顺气流粘接；料片粘接过程中及时检查、清除气泡；多层料片粘接时，层间环向搭接边错开不少于100mm；固化温度考虑到橡胶绝热层硫化点；采用从室温升温至（110±5）℃，保温2h，以15℃/h的速率升温至（165±5）℃，保温1h，以15℃/h的速率降温至（100±5）℃，自然降温至50℃的温度控制路线；
步骤7，采用环氧树脂、固化剂以及促进剂混合配置成耐高温环氧树脂胶，所述环氧树脂包括缩水甘油醚类环氧树脂和缩水甘油胺类环氧树脂，所述固化剂为甲基纳迪克酸酐，所述促进剂为2-乙基-4-甲基咪唑；
步骤8，将T700连续碳纤维按照缠绕机穿纱顺序，依次通过出纱口，浸胶辊，在30～40℃下浸润在耐高温环氧树脂胶中，浸润时间为2秒；
步骤9，连续碳纤维缠绕，使用浸润过的T700连续碳纤维对橡胶绝热层进行缠绕得到缠绕后的产品，缠绕时采用螺旋交替缠绕的方式进行，缠绕时控制缠绕张力，采用5根纱团，每根纱团展开宽度5mm，保证纱团的转速比和张力；缠绕初始张力为40N/股，每两层递减2N，缠绕到第10层时，张力不再减少；缠绕总层数为纵向18层，环向8层，缠绕顺序为每缠绕四层纵向后缠绕两层环向；缠绕过中需要不断进行表面刮胶，避免树脂过多，控制含胶量；进行碳布补强，在筒直段与封头交汇处每隔一个循环手糊一层T300平纹碳布，共铺贴两层；
步骤10，缠绕完成后，将制作好的裙安装到前后两个上裙工装上，利用上裙工装将制得的裙安装到缠绕后的产品上，根据相关定位关系进行定位固定；
步骤11，上裙成功后，在前后裙接缝处缠绕200mm宽的T300平纹碳布，然后再缠绕8层环向连续T700碳纤维，使用5根纱团，缠绕张力为40N/股，直至缠绕到设计的厚度为止，这样得到了复合材料壳体；
步骤12，对复合材料壳体进行固化成型，将所述复合材料壳体送入固化炉，将芯轴与机械旋转装置进行连接并且以每分钟0.5转的速度带动芯轴进行旋转，以 1～2℃/min的升温速度升至100℃保温2小时，再依次升至120℃保温3小时，升至150℃保温4小时，升至180℃保温10小时，最后以不大于2℃/min的降温速度，使得壳体冷却到室温即完成固化；
步骤13，将固化成型好的复合材料壳体使用卸模工装抽出两端的固定法兰，然后抽出芯轴，最后从两端端口抽出每一块分瓣模具，清除芯模筒段包裹的聚四氟乙烯薄膜，使得壳体内壁清洁干净，经吹干残留的水分，即制造得到耐高温纤维缠绕复合材料壳体。
制作时，先进行模具工装的准备，缠绕芯模装配完成后，利用石膏刮板在缠绕芯模的外表面均匀刮上一层石膏，等石膏层干燥后即完成了石膏层的准备，石膏层准备时应注意不得有任何一地方破损、凸起、凹陷等缺陷；进行群模具的准备，裙模具采用分瓣模具，遵循整体粗加工，线切割成块，去应力退火，单独半精加工，再次去应力退火，装配后整体精加工的机加工路线。并且对每块进行编号，印上钢印。模具制备过程中，确保模具加工精度达到各项要求；进行裙的制作：选用T700单向预浸料；裁布机按照设计好的形状、角度、数量下料，并在相应的位置编号，遵循工艺文件，在模具每一模块上进行铺层操作，每隔5层左右进行一次抽真空处理；铺层结束后，在热压罐中进行成型、固化等操作；固化完成并且脱模后的裙按照图纸要求机械加工到相应尺寸；在芯模中间筒段周围包裹一层聚四氟乙烯薄膜，芯模前段和后段表面则各刷涂一层脱模剂，以方便芯模与橡胶绝热层的分离；进行橡胶绝热层的制作和高温环氧树脂胶的配制；将连续碳纤维按照缠绕机穿纱顺序，依次通过出纱口，浸胶辊，在30～40℃下浸润在先前制得的耐高温环氧树脂胶中；使用浸润过的连续碳纤维对橡胶绝热层进行缠绕，缠绕时采用螺旋交替缠绕的方式进行，缠绕时控制缠绕张力；缠绕到工艺设计确定的厚度时，利用裙安装工具制得的裙安装到正在缠绕缠绕芯模上，固定好位置；对安装上裙的产品继续筋行螺旋缠绕，直至缠绕到设计的厚度为止；对复合材料壳体进行固化，以1～2℃/min的升温速度升至100℃保温2小时，再依次升至120℃保温3小时，升至150℃保温4小时，升至180℃保温10小时，最后以不大于2℃/min的降温速度，使得壳体冷却到室温即完成固化；在上述壳体固化完成后，将固化成型好的产品放在相应的工装上，先使用卸模工装抽出两端的固定法兰等部件，然后抽出芯轴，最后一块一块地从两端端口抽出每一块分瓣模具。并且清除芯模筒段包裹的聚四氟乙烯薄膜，使得壳体内壁清洁干净，吹干残留的水分，即制造得到耐高温纤维缠绕复合材料壳体。
本发明不局限于上述实施例，在本公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种耐高温纤维缠绕复合材料壳体的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1，进行工装和模具的准备；
步骤2，进行石膏层的制备，将石膏粉、聚乙烯醇和水按照重量比为2：（1～2）：1的比例配制石膏，搅拌均匀后将混合完成的石膏铺覆在金属芯模上，使用型面刮板将芯模外形面处理到绝热层的理论内型面；具体内容如下：
步骤2.1，工装和模具的清理：清理模具成型面的残留物，避免划伤模具的成型面，然后用干净的布带浸渍丙酮对模具进行擦拭，清洗影响产品的残渣，之后进行晾干；
步骤2.2，模具的组合与装配：使用模具前需要先装配模具；先将芯轴放在支撑工装上，然后遵循向径向后轴向装配的步骤装配模具部件，装配顺序依次为两端的连接固定法兰、32片模块A、32片模块B、32模块C，按照编号和数模依次装配，避免每个模块的装配位置错误，保证装配后的型面平整、光滑，没有间隙；
步骤3，进行裙模具的准备，具体内容如下：
步骤3.1，裙模具的清理：清理裙模具成型面的残留物，避免划伤模具成型面，然后用干净的布带浸渍少量的丙酮对模具进行擦拭，清洗影响产品的残渣，之后晾干；
步骤3.2，裙模具的组合与装配：裙模具是分瓣组合式模具，使用前需要先装配；按照每个分瓣模块上的编号依次将每个分瓣模块用两个定位销先定位，然后用两个紧固螺栓拧紧在裙模具内筒上，使每个模块紧贴内筒，并且每个模块之间的间隙不得超过模具设计时的公差要求；
步骤4，进行裙的制作；具体内容如下：
步骤4.1，选用T700双马树脂单向预浸料，对从冷库取出来的预浸料进行解冻处理，并对裙模具进行清理；
步骤4.2，裁布机按照设计好的形状、角度、数量对预浸料进行裁剪，并对每一个预浸料进行编号；
步骤4.3，依据工艺指令，在裙模具的相应区域上进行铺层操作，每隔5层进行一次真空压实和吸胶处理；
步骤4.4，铺层结束后，在热压罐中进行固化成型，固化成型的制度为：以2℃/min的速率升温到130℃，保温1个小时，以2℃/min的速率升温到150℃，保温1个小时，以2℃/min的速率升温到180℃，保温1个小时，以2℃/min的速率升温到150℃，保温4个小时，自然降温到60℃以下出模；成型压力0.6MPa；
步骤4.5，固化完成后进行去毛边处理，对型面进行机械加工到相应尺寸；
步骤4.6，脱模后的裙按照图纸要求机械加工相应孔位，并和角盒进行胶螺装配；
步骤5，将芯模中间筒段周围包裹一层聚四氟乙烯脱模布，芯模前段和后段表面则各刷涂一层脱模剂，以方便芯模与橡胶绝热层的分离；具体内容如下：
步骤5.1，工装清理：清理模具成型面的残留物，避免划伤模具成型面，然后用干净的布带浸渍乙酸乙酯对模具进行擦拭，该工装只能用乙酸乙酯清理；
步骤5.2，下料：橡胶绝热层料片按工艺需要设计裁剪，厚度要求：0.5mm≤δ<2.0mm；厚度测量：空调间晾置3h，边缘均匀取5点，取平均值；料片采用小于30°斜切口搭接，δ≤2mm无须倒边，δ=2mm，倒边厚度不小于3.5mm，δ=3mm，宽度不小于5.2mm；
步骤5.3，胶黏剂的准备：CH238涂刷在金属铝接头粘贴面上，要求涂刷均匀，CH238涂刷前打磨铝接头1～2遍，涂刷后晾置30min～60min，料片粘贴前，在料片粘贴面和底层表面涂刷J-1，涂刷后3min～10min内完成料片粘接，并且手按实，针刺除泡，未固化的胶粘剂用丙酮清理；
步骤5.4，橡胶绝热层贴片：料片粘接面使用乙酸乙酯清理；乙酸乙酯清理、胶粘剂涂刷后抽风晾置5min～10min；料片粘接以贴片位置、顺序为准；料片搭接5mm～15mm，顺气流粘接；料片粘接过程中及时检查、清除气泡；多层料片粘接时，层间环向搭接边错开不少于100mm；
步骤5.5，固化温度考虑到橡胶绝热层硫化点；采用从室温升温至（110±5）℃，保温2h，以15℃/h的速率升温至（165±5）℃，保温1h，以15℃/h的速率降温至（100±5）℃，自然降温至50℃的温度控制路线；
步骤6，进行橡胶绝热层的制作；具体步骤如下：
步骤6.1，采用5根纱团，每根纱团展开宽度5mm，保证纱团的转速比和张力；缠绕初始张力为40N/股，每两层递减2N，缠绕到第10层时，张力不再减少；
步骤6.2，缠绕总层数为纵向18层，环向8层，缠绕顺序为每缠绕四层纵向后缠绕两层环向；
步骤6.3，缠绕过中需要不断进行表面刮胶，避免树脂过多，控制含胶量；
步骤6.4，进行碳布补强，在筒直段与封头交汇处每隔一个循环手糊一层T300平纹碳布，共铺贴两层；
步骤7，采用环氧树脂、固化剂以及促进剂混合配置成耐高温环氧树脂胶；
步骤8，将碳纤维按照缠绕机穿纱顺序，依次通过出纱口，浸胶辊，再浸润在耐高温环氧树脂胶中；
步骤9，碳纤维缠绕，使用浸润过的碳纤维对橡胶绝热层进行缠绕得到缠绕后的产品，缠绕时采用螺旋交替缠绕的方式进行，缠绕时控制缠绕张力；
步骤10，缠绕完成后，将制作好的裙安装到前后两个上裙工装上，利用上裙工装将制得的裙安装到缠绕后的产品上，根据相关定位关系进行定位固定；
步骤11，上裙成功后，在前后裙接缝处缠绕200mm宽的T300平纹碳布，然后再缠绕8层环向碳纤维，使用5根纱团，缠绕张力为40N/股，直至缠绕到设计的厚度为止，这样得到了复合材料壳体；
步骤12，对复合材料壳体进行固化成型；
步骤13，将固化成型好的复合材料壳体使用卸模工装抽出两端的固定法兰，然后抽出芯轴，最后从两端端口抽出每一块分瓣模具，清除芯模筒段包裹的聚四氟乙烯薄膜，使得壳体内壁清洁干净，经吹干残留的水分，即制造得到耐高温纤维缠绕复合材料壳体。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温纤维缠绕复合材料壳体的制造方法,其特征在于：所述环氧树脂包括缩水甘油醚类环氧树脂和缩水甘油胺类环氧树脂，所述固化剂为甲基纳迪克酸酐，所述促进剂为2-乙基-4-甲基咪唑。
3.根据权利要求2所述的一种耐高温纤维缠绕复合材料壳体的制造方法,其特征在于：所述固化成型的具体步骤如下：
将所述复合材料壳体送入固化炉，将芯轴与机械旋转装置进行连接并且以每分钟0.5转的速度带动芯轴进行旋转，以 1～2℃/min的升温速度升至100℃保温2小时，再依次升至120℃保温3小时，升至150℃保温4小时，升至180℃保温10小时，最后以不大于2℃/min的降温速度，使得壳体冷却到室温即完成固化。
4.根据权利要求3所述的一种耐高温纤维缠绕复合材料壳体的制造方法,其特征在于：所述碳纤维为T700连续碳纤维，并且T700连续碳纤维浸润在温度为30℃～40的耐高温环氧树脂胶中，浸润时间为2秒。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110435181B (zh) * 2019-08-14 2021-04-27 江苏博实碳纤维科技有限公司 一种碳纤维管生产成型方法
CN111120145B (zh) * 2019-12-17 2021-10-01 上海新力动力设备研究所 一种封头预制二次缠绕复合材料壳体结构
CN110966284A (zh) * 2019-12-18 2020-04-07 肇庆市海特复合材料技术研究院 一种复合材料连接接头及其制备方法
CN111070734A (zh) * 2019-12-26 2020-04-28 西安康本材料有限公司 一种高压强开口壳体的制备方法
CN111761841B (zh) * 2020-06-22 2021-03-16 江苏新扬新材料股份有限公司 一种用于复合材料运载火箭发动机壳体制造方法
CN112297462A (zh) * 2020-09-02 2021-02-02 江苏新扬新材料股份有限公司 一种火箭发动机全复合材料壳体的制造方法
CN112297466A (zh) * 2020-09-08 2021-02-02 江苏航宇航空装备制造有限公司 一种低成本泡沫夹芯天线罩成型的方法
CN112277337B (zh) * 2020-09-27 2022-09-09 湖北三江航天江北机械工程有限公司 固体火箭发动机分段式复合材料壳体激光焊接成型方法
CN112829356A (zh) * 2021-01-15 2021-05-25 山东非金属材料研究所 一种具有抗烧蚀助燃密封功能缠绕复合材料隔层产品的制备方法
CN113211829A (zh) * 2021-04-13 2021-08-06 上海复合材料科技有限公司 适用于内置多角盒支架头部整体成型方法
CN113954400A (zh) * 2021-10-15 2022-01-21 上海朗旦复合材料科技有限公司 一种全复合材料压力容器的制造方法
CN114103155A (zh) * 2021-10-27 2022-03-01 湖北三江航天江北机械工程有限公司 提高大长径比纤维缠绕壳体内绝热层表观质量的方法
CN114274346A (zh) * 2021-11-23 2022-04-05 湖北三江航天江北机械工程有限公司 纤维缠绕发动机壳体净尺寸石膏芯模成型方法
CN114274557B (zh) * 2021-12-24 2023-05-30 哈尔滨工程大学 一种复合材料圆柱壳与金属构件的连接设计及成型方法
CN114670470A (zh) * 2022-03-17 2022-06-28 江苏新扬新材料股份有限公司 一种双马树脂碳纤维缠绕固化成型工艺

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104354436B (zh) * 2014-11-07 2016-03-02 湖北三江航天江北机械工程有限公司 耐高温纤维缠绕复合材料壳体的制造方法
CN106762222B (zh) * 2016-11-29 2018-03-09 湖北三江航天江北机械工程有限公司 大型分段复合材料壳体连接结构及壳体缠绕方法

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