CN109383052A - 一种摆动喷管柔性接头的成型制造方法 - Google Patents

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李强
张新航
张海鹏
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Abstract

本发明提供了一种摆动喷管柔性接头的成型制造方法，将其分为弹性组件和防热套两部分分别成型，弹性组件成型时每放置一层胶片和金属片后预压一次，共预压6次，预压后进行加热固化成型；防热套采用压铸工艺成型，通过加热、施压将胶料注入型腔中然后进行硫化。本发明能够实现柔性接头中金属加强件的精确定位，保证橡胶片成型厚度的均匀性和良好的粘接性能，成型的防热套表观质量良好，避免了气泡、缺胶、脱粘等粘接质量缺陷，粘接强度为2.0MPa～2.5Mpa。

Description

一种摆动喷管柔性接头的成型制造方法
技术领域
本发明涉及一种柔性接头的成型制造工艺。
背景技术
固体火箭发动机的未来发展方向需要先进的推力矢量控制技术。摆动喷管作为推力方向控制的一个重要途径，被广泛应用于固体火箭发动机。摆动喷管技术主要包括了摆动喷管的总体设计和柔性接头的设计。柔性喷管的总体设计主要对喷管的固定体和活动体的布局、连接、密封和防热进行设计，保证喷管整体结构的可靠性。而柔性接头是连接喷管中固定体和活动体的关键部件，其研究内容包括了柔性接头的设计、材料选择、成型工艺、接头稳定性研究、静动态特性研究等。
柔性接头是一种外部加橡胶防热套的多层薄壁金属-橡胶叠层结构，其制造成型工艺中的技术难点一是在有前、后法兰空间限制的条件下很难保证多层金属增强件间距均匀，定位准确；二是在保证金属和橡胶之间的粘接不出现气泡、缺胶、脱粘等质量缺陷。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种摆动喷管柔性接头的成型制造方法，保证了产品的精度要求和粘接性能要求，依此成型工艺制作的试验件满足指标要求。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：
(1)对六层金属片的粘接面进行喷砂处理，喷砂后用乙酸乙酯对粘接面进行清理，晾置5～10min，然后对粘接面进行涂胶；
(2)胶料出片，得到弹性组件的六层胶片；
(3)将六层金属片和六层胶片交错放置，逐层叠加预压，得到弹性组件；每层胶片预压前，先在金属片的粘接面上涂胶，然后将胶片放置于粘接面并清理溢胶；胶片预压温度为15～30℃，压力为1～3Mpa，预压时间为1～3min；
(4)对弹性组件进行固化，固化温度从室温升温至155～160℃，升温时间为30～40min，压力为8～10Mpa，然后保温40～60min；
(5)清除弹性组件的表面溢胶；
(6)使用砂纸打毛弹性组件粘接面，然后用乙酸乙酯清理粘接面，晾置5～10min，最后对粘接面进行涂胶；
(7)胶料出片，得到防热套的胶片；
(8)将平板硫化机升温到155～160℃，将弹性组件装好胶片后放置于平板硫化机上，将胶片加热30s～1min，然后施加压力8～10Mpa，保温30～40min。
所述的步骤(2)中，胶料出片的厚度为1.8～2.2mm，1层～6层胶片质量要求分别为12.56～12.96g、12.50～12.90g、12.76～13.15g、13.02～13.42g、13.28～13.68g、13.54～13.94g。
所述的步骤(7)中，胶料出片的厚度为3.0～3.2mm，质量为22.4～24.6g。
本发明的有益效果是：为实现柔性接头中金属加强件的精确定位，保证橡胶片成型厚度的均匀性和良好的粘接性能，将其分为弹性体组件和防热套两部分分别成型，成型工艺较好地保证弹性件组中各橡胶片层厚度均匀性，采用防热套压铸成型工艺，成型的防热套表观质量良好，避免了气泡、缺胶、脱粘等粘接质量缺陷，粘接强度为2.0MPa～2.5Mpa。
附图说明
图1是本发明的制造工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。
研制初期，为保证弹性件组中各橡胶片层厚度均匀性和良好的粘接性能，采用二次硫化成型弹性组件的方案，具体方法是先将各层橡胶片预先成型到半硫化状态，然后将胶片与各层金属增强件进行粘接并进行完全硫化。在实施中发现橡胶片层与金属件之间粘接强度较低，厚度不均匀都无法满足设计指标要求，故而最终放弃了此方案。
柔性接头成型工艺为实现柔性接头中金属加强件的精确定位，保证橡胶片成型厚度的均匀性和良好的粘接性能，将其分为弹性体组件和隔热套两部分分别成型，采用压铸成型防热套。
1.弹性件组的成型方法
采用生胶逐层预压成型后整体硫化的方案，具体方法是先将六层金属片和胶片分层预压到位，每放置一层胶片和金属片后预压一次，共预压6次。每次预压时采用不同的定位块进行定位，预压的目的为保证胶料在整个模腔硫化前充盈。预压后进行加热固化成型。具体工艺制造方法如下：
(1)粘接面喷砂、清理、涂胶：对粘接面进行喷砂处理，喷砂后用乙酸乙酯对粘接面进行清理，晾置5min～10min，然后对粘接面进行涂胶；
(2)胶料出片：出片厚度为1.8mm～2.2mm，1层～6层胶片质量要求分别为：12.56g～12.96g、12.50g～12.90g、12.76g～13.15g、13.02～13.42g、13.28g～13.68g、13.54g～13.94g；
(3)弹性组件胶片预压：将1层～6层胶片逐层叠加预压，每层胶片预压前，先将胶片放置于涂好胶的粘接部位，完成后对溢胶进行清理，胶片预压温度15℃～30℃，压力1MPa～3Mpa，预压时间1min～3min；
(4)弹性组件胶片固化：对预压完成的弹性组件进行固化，固化温度：从室温升温至155℃～160℃，升温时间30min～40min，压力8MPa～10Mpa，保温40min～60min；
(5)清理：清除表面溢胶。
2.防热套的成型
防热套采用压铸工艺成型，通过加热、施压将胶料注入型腔中然后进行硫化。成型的防热套表观质量和粘接性能良好。具体工艺制造方法如下：
(1)打毛、清理、涂胶：防热套粘接面使用砂纸打毛，然后用乙酸乙酯清理粘接面，晾置5min～10min，最后对粘接面进行涂胶；
(2)胶料出片称重：出片厚度为3.0mm～3.2mm，质量为22.4g～24.6g；
(3)防热套固化：将平板硫化机升温到155℃～160℃，装好胶片后放置于平板硫化机上，将胶片加热30s～1min，然后施加压力8MPa～10Mpa，保温30min～40min。
若在制作弹性组件过程中不涂胶粘剂，硫化后就可将其拆开，从而可以测量各橡胶片层的厚度，目前制作的试验件橡胶片层的测厚数据如下表1所示：
表1橡胶片层的测厚数据(mm)
1 2 3 4 5 6 7 8
片层1 0.8 0.8 0.96 0.98 0.98 0.98 0.92 0.88
片层2 1.02 1.08 1.0 1.0 1.0 0.92 1.02 1.0
片层3 0.92 1.10 1.0 1.04 0.88 0.80 0.80 0.98
片层4 0.90 0.86 1.0 0.92 1.02 0.94 0.88 1.02
片层5 0.90 0.94 1.08 0.80 0.98 0.90 1.08 0.88
片层6 0.86 0.86 0.84 0.80 1.02 0.92 0.96 0.87
以上橡胶片层的测厚数据中，各部分厚度均在0.8mm～1.1mm之间，满足片层之间厚度精度要求和粘接性能要求。
本发明使用于固体火箭发动机摆动喷管中柔性接头的成型制造，满足设计指标要求。
实施例1
弹性组件固化成型：出片厚度为2.0mm，1层～6层胶片质量要求分别为：12.76g、12.70g、12.96g、13.22、13.48g、13.74g；每层胶片预压温度25℃，压力1MPa，预压时间1min；弹性组件胶片固化温度为160℃，升温时间30min，压力10Mpa，保温40min；防热套压铸工艺成型：出片厚度为3.0mm，质量为22.4g；防热套固化温度160℃，对模具加热30s，然后施加8MPa压力，保温30min。完成的柔性接头产品胶层厚度及粘接性能满足发动机设计要求。
实施例2
弹性组件固化成型：出片厚度为2.2mm，1层～6层胶片质量要求分别为：12.96g、12.90g、13.15g、13.42、13.68g、13.94g；每层胶片预压温度15℃，压力3MPa，预压时间3min；弹性组件胶片固化温度为160℃，升温时间40min，压力8MPa，保温40min；防热套压铸工艺成型：出片厚度为3.2mm，质量为24.6g；防热套固化温度155℃，对模具加热30s，然后施加8MPa压力，保温30min。完成的柔性接头产品胶层厚度及粘接性能满足发动机设计要求。

Claims (3)

1.一种摆动喷管柔性接头的成型制造方法，其特征在于包括下述步骤：
(1)对六层金属片的粘接面进行喷砂处理，喷砂后用乙酸乙酯对粘接面进行清理，晾置5～10min，然后对粘接面进行涂胶；
(2)胶料出片，得到弹性组件的六层胶片；
(3)将六层金属片和六层胶片交错放置，逐层叠加预压，得到弹性组件；每层胶片预压前，先在金属片的粘接面上涂胶，然后将胶片放置于粘接面并清理溢胶；胶片预压温度为15～30℃，压力为1～3Mpa，预压时间为1～3min；
(4)对弹性组件进行固化，固化温度从室温升温至155～160℃，升温时间为30～40min，压力为8～10Mpa，然后保温40～60min；
(5)清除弹性组件的表面溢胶；
(6)使用砂纸打毛弹性组件粘接面，然后用乙酸乙酯清理粘接面，晾置5～10min，最后对粘接面进行涂胶；
(7)胶料出片，得到防热套的胶片；
(8)将平板硫化机升温到155～160℃，将弹性组件装好胶片后放置于平板硫化机上，将胶片加热30s～1min，然后施加压力8～10Mpa，保温30～40min。
2.根据权利要求1所述的摆动喷管柔性接头的成型制造方法，其特征在于：所述的步骤(2)中，胶料出片的厚度为1.8～2.2mm，1层～6层胶片质量要求分别为12.56～12.96g、12.50～12.90g、12.76～13.15g、13.02～13.42g、13.28～13.68g、13.54～13.94g。
3.根据权利要求1所述的摆动喷管柔性接头的成型制造方法，其特征在于：所述的步骤(7)中，胶料出片的厚度为3.0～3.2mm，质量为22.4～24.6g。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112339211A (zh) * 2020-11-10 2021-02-09 湖北三江航天江北机械工程有限公司 柔性接头成型方法

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CN106903901A (zh) * 2017-01-23 2017-06-30 湖北三江航天江北机械工程有限公司 用于固体火箭发动机的耐低温柔性接头成型方法

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