CN109483919B - 一种异形曲面舱段防热层成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种异形曲面舱段防热层成型方法。该方法包括：在异形曲面舱段的金属体表面上粘接胶膜，将预浸布铺设在金属体表面上，采用吸胶材料，将金属体表面上的预浸布包覆，形成半成品；在半成品上包覆一层真空薄膜，对半成品抽真空，将半成品预固化，去除真空薄膜，对预固化后的半成品进行修整处理，使半成品表面的平整度符合要求，对半成品表面进行第二次铺层，再次采用吸胶材料，将铺设在半成品表面上的预浸布包覆，形成成品；在成品上包覆一层真空薄膜，之后对成品抽真空，将成品固化，去除真空薄膜，将成品表面进行整修处理，使产品表面的平整度符合要求，异形曲面舱段上防热层成型。本发明缩短产品的生产周期，降低产品的成产成本。

Description

一种异形曲面舱段防热层成型方法

技术领域

本发明属于复合材料成型技术领域，尤其涉及一种异形曲面舱段防热层成型方法。

背景技术

为保证舱段在整个飞行过程中具有良好的气动外形，以及各种使用环境下的防热性能、结构强度和刚度，舱段的壳体上会设置有一层防热层来达到上述目的。

现有技术中，传统壳体多为规则的圆形或者锥形，壳体上的防热层的成型方式多采用缠绕固化后加工成型的方式进行制备。但对于一些大尺寸异形曲面的壳体上的防热层的制备，若采用传统规则的壳体上的防热层的成型方式，需要更为先进的加工设备，具有成本高、周期长的劣势。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种异形曲面舱段防热层成型方法，以缩短产品周期，降低生产成本。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种异形曲面舱段防热层成型方法，所述方法包括：

在异形曲面舱段的金属体表面上粘接胶膜；

提供裁切好的预浸布，将所述预浸布铺设在粘接有胶膜的异形曲面舱段的金属体表面上；

采用吸胶材料，将铺设在异形曲面舱段的金属体表面上的预浸布包覆，形成半成品；

在半成品上包覆一层真空薄膜，之后对半成品抽真空；

抽真空完毕后，将半成品预固化，预固化后，去除真空薄膜；

对预固化后的半成品进行修整处理，使半成品表面的平整度符合要求，并测量出半成品厚度；

根据测量的半成品厚度和防热层的厚度，选择合适厚度的预浸布，对半成品表面进行第二次铺层；

再次采用吸胶材料，将铺设在半成品表面上的预浸布包覆，形成成品；

在成品上包覆一层真空薄膜，之后对成品抽真空；

抽真空完毕后，将成品固化，固化后，去除真空薄膜；

将成品表面进行整修处理，使产品表面的平整度符合要求，异形曲面舱段上防热层成型。

进一步地，所述异形曲面舱段包括相对的第一端和第二端，所述第一端和所述第二端之间通过变锥面的壳体连接，其中：

所述第一端上部的截面呈几字型，所述第一端下部的截面形状包括第一直边、第二直边和曲线边，所述第一直边的一端和所述第二直边的一端分别连接所述几字型的两端，且所述第一直边和所述第二直边均平行于所述几字型的中心线，所述第一直边的另一端和所述第二直边的另一端通过所述曲线边连接，所述曲线边呈弧形，所述弧形远离所述几字型的中部设置。

进一步地，所述在异形曲面舱段的金属体表面上粘接胶膜具体包括：

使用胶膜涂抹在异形曲面舱段的金属体表面上，在100℃温度下，硫化胶膜，使胶膜粘接在异形曲面舱段的金属体表面上。

进一步地，所述将所述预浸布铺设在粘接有胶膜的异形曲面舱段的金属体表面上具体包括：

沿壳体的轴向，依次使用预浸布进行拼接，相邻的两个所述预浸布之间需错位10mm-20mm；

沿壳体的环向，依次使用预浸布进行拼接，拼接时，第一张预浸布的位置在几字型的一个凹面的1/2处，剩余预浸布位置沿壳体的环形依次移动，直至最后一张预浸布铺设在第一张预浸布和金属体表面的缝隙内，相邻的两个所述预浸布之间需错位10mm-20mm。

进一步地，所述对半成品抽真空和所述对成品抽真空相同，均包括：

在真空薄膜上穿透一个圆孔，所述圆孔内安装有真空接嘴，通过真空接嘴将包覆后的真空薄膜抽真空。

进一步地，所述将半成品预固化具体包括：

将半成品吊至固化炉内进行预固化，固化参数设置为：30℃(升温2h)→90℃(保温2h)，→随炉降温至干燥箱温度不高于室温30℃方可打开炉门，取出半成品。

进一步地，所述对成品固化具体包括：

将成品吊至固化炉内进行固化，固化参数设置为：30℃(升温2h)→90℃(保温1h，升温1.5h)→120℃(保温2h,升温1h)→155℃(保温1h)→随炉降温至干燥箱温度不高于室温30℃方可打开炉门，取出成品。

本发明的有益效果是：

本发明的一种异形曲面舱段防热层成型方法，由于是通过在舱段表面铺设预浸布，并将其固化的方式使防热层成型，因此，是一种净尺寸成型的方式制备防热层，不仅缩短了产品的生产周期，还降低产品的成产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种异形曲面舱段的示意图；

图2为本发明实施例的一种异形曲面舱段防热层成型方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种异形曲面舱段防热层成型方法，图1为一种异形曲面舱段的示意图，结合图1，该异形曲面舱段包括相对的第一端1和第二端2，第一端1和第二端2之间通过变锥面的壳体连接。该舱段的第一端1上部1.1的截面呈几字型，第一端下部1.2的截面形状包括第一直边1.21、第二直边1.22和曲线边1.23，第一直边1.22的一端和第二直边1.22的一端分别连接几字型的两端，且第一直边1.21和第二直边1.22均平行于几字型的中心线，第一直边1.21的另一端和第二直边1.22的另一端通过曲线边1.23连接，曲线边1.23呈弧形，该弧形远离几字型的中部设置。

由于上述舱段具有异形曲面，采用传统的缠绕固化后加工成型方式，由于缠绕难度大，需要更先进的加工设备，且成本高、周期长，因此，申请人设计了一种采用净尺寸成型的方式，制备异形曲面舱段防热层，以缩短产品的生产周期，降低产品的成产成本。

图2为本发明实施例的一种异形曲面舱段防热层成型方法的流程示意图，结合图2，该方法包括：

S1：在异形曲面舱段的金属体表面上粘接胶膜：

这是由于净尺寸成型所使用的预浸布的固化过程中，壳体受热应力会拉长负曲率型面，因此需增加胶膜，增加预浸布的粘接性，使得预浸布贴紧壳体。

具体操作时，先使用胶膜涂抹在异形曲面舱段的金属体表面上，在100℃温度下，硫化胶膜，从而使胶膜粘接在异形曲面舱段的金属体表面上。

S2：提供裁切好的预浸布，将预浸布铺设在粘接有胶膜的异形曲面舱段的金属体表面上：

受产品飞行过程气动需求，产品迎风面环向不允许存在拼接缝，受产品结构影响，产品表面存在凹型面、凸型面、棱角等不规则形状，因此成型时需考虑排布方案。

针对图1所示的异形曲面舱段的净尺寸要求，本发明采用铺层方式成型，铺层时需根据防热层厚度计算铺层预浸布数量，为保证产品质量需采用2次铺层成型，第一次铺层要求厚度的90％后测量产品整体厚度，根据实测值，再铺层剩余10％进行围形处理，保证产品最终外形及厚度尺寸。由于产品总长为1.3m，而预浸布的有效长度为0.9m，因此沿产品母线方向需考虑拼接位置，同时产品环向一周尺寸在1.3m～1.5m之间，受凹凸型面影响，预浸布无法整体沿产品环向一周铺覆，因此也需考虑拼接位置。

异形曲面舱段进行第一次铺层的具体操作为：沿壳体的轴向，依次使用预浸布进行拼接，相邻的两个所述预浸布之间需错位10mm-20mm；沿壳体的环向，依次使用预浸布进行拼接，拼接时，第一张预浸布的位置在几字型的一个凹面的1/2处，剩余预浸布位置沿壳体的环形依次移动，直至最后一张预浸布铺设在第一张预浸布和金属体表面的缝隙内，相邻的两个所述预浸布之间需错位10mm-20mm。

在铺层时，需使用刮板按压预浸布，保证与异形曲面舱段表面贴合，同时记录预浸布数量及质量。

S3：采用吸胶材料，将铺设在异形曲面舱段的金属体表面上的预浸布包覆，形成半成品：

本发明实施例的吸胶材料可以为无纺布、麻袋片等，其可以将异形曲面舱段的金属体表面上的胶膜的胶料吸至预浸布中，使预浸布在金属体表面上的吸附能力更好。

S4：在半成品上包覆一层真空薄膜，之后对半成品抽真空：

对半成品抽真空的具体操作为：在真空薄膜上穿透一个圆孔，所述圆孔内安装有真空接嘴，通过真空接嘴将包覆后的真空薄膜抽真空。

圆孔的开设是在真空薄膜包覆之前进行的，真空波波包覆后，可以使用密封胶条将真空薄膜进一步密封，而抽真空是在真空薄膜包覆之后进行的。

S5：抽真空完毕后，将半成品预固化，预固化后，去除真空薄膜：

将半成品预固化具体包括：将半成品吊至固化炉内进行预固化，固化参数设置为：30℃(升温2h)→90℃(保温2h)，→随炉降温至干燥箱温度不高于室温30℃方可打开炉门，取出半成品。

半成品从固化炉取出后，去掉真空薄膜。

S6：对预固化后的半成品进行修整处理，使半成品表面的平整度符合要求，并测量出半成品厚度：

对预固化后的半成品可以使用砂纸或锉刀对其表进行修整处理，以去除其表面的褶皱；待半成品表面平整后，再使用测厚仪进行数据采集，测量出产品厚度。

S7：根据测量的半成品厚度和防热层的厚度，选择合适厚度的预浸布，对半成品表面进行第二次铺层：

根据测量的半成品厚度和防热层的厚度，选择合适厚度的预浸布是指：若防热层的厚度是2mm，测量的半成品厚度为1.8mm，则二者之差即为选择的预浸布的厚度。

第二次铺层只需铺设1～2张预浸布，预浸布铺覆在半成品表面后，需保证产品平整无褶皱。

S8：再次采用吸胶材料，将铺设在半成品表面上的预浸布包覆，形成成品；

此步骤和S3相同，本发明实施例对此不再赘述。

S9：在成品上包覆一层真空薄膜，之后对成品抽真空：

此步骤和S4相同，本发明实施例对此不再赘述。

S10：抽真空完毕后，将成品固化，固化后，去除真空薄膜：

此步骤和S5类似，只是固化设置参数不同，此步骤的固化参数设置为：30℃(升温2h)→90℃(保温1h，升温1.5h)→120℃(保温2h,升温1h)→155℃(保温1h)→随炉降温至干燥箱温度不高于室温30℃方可打开炉门，取出成品。

S11：将成品表面进行整修处理，使产品表面的平整度符合要求，异形曲面舱段上防热层成型：

此步骤中，先将去掉真空薄膜的成品吊至车床上，通过对夹具的切断槽的加工，将成品与夹具分离，卸下夹具后，对成品外表面进行修整，同时刷胶、测量产品厚度，最终完成异形曲面舱段上防热层的制备。

本发明实施例所提供的一种异形曲面舱段防热层成型方法，由于是通过在舱段表面铺设预浸布，并将其固化的方式使防热层成型，因此，是一种净尺寸成型的方式制备防热层，不仅缩短了产品的生产周期，还降低产品的成产成本。

以下所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式下的限制，任何所述技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。

Claims (3)

1.一种异形曲面舱段防热层成型方法，其特征在于，所述异形曲面舱段包括相对的第一端和第二端，所述第一端和所述第二端之间通过变锥面的壳体连接，其中：

所述第一端上部的截面呈几字型，所述第一端下部的截面形状包括第一直边、第二直边和曲线边，所述第一直边的一端和所述第二直边的一端分别连接所述几字型的两端，且所述第一直边和所述第二直边均平行于所述几字型的中心线，所述第一直边的另一端和所述第二直边的另一端通过所述曲线边连接，所述曲线边呈弧形，所述弧形远离所述几字型的中部设置；

所述方法包括：

在异形曲面舱段的金属体表面上粘接胶膜；

提供裁切好的预浸布，将所述预浸布铺设在粘接有胶膜的异形曲面舱段的金属体表面上，具体包括：

沿壳体的轴向，依次使用预浸布进行拼接，相邻的两个所述预浸布之间需错位10mm-20mm；

沿壳体的环向，依次使用预浸布进行拼接，拼接时，第一张预浸布的位置在几字型的一个凹面的1/2处，剩余预浸布位置沿壳体的环形依次移动，直至最后一张预浸布铺设在第一张预浸布和金属体表面的缝隙内，相邻的两个所述预浸布之间需错位10mm-20mm；

采用吸胶材料，将铺设在异形曲面舱段的金属体表面上的预浸布包覆，形成半成品；

在半成品上包覆一层真空薄膜，之后对半成品抽真空；

抽真空完毕后，将半成品预固化，预固化后，去除真空薄膜，所述将半成品预固化具体包括：

将半成品吊至固化炉内进行预固化，固化参数设置为：30℃升温2h→90℃保温2h，→随炉降温至干燥箱温度不高于室温30℃方可打开炉门，取出半成品；

对预固化后的半成品进行修整处理，使半成品表面的平整度符合要求，并测量出半成品厚度；

根据测量的半成品厚度和防热层的厚度，选择合适厚度的预浸布，对半成品表面进行第二次铺层；

再次采用吸胶材料，将铺设在半成品表面上的预浸布包覆，形成成品；

在成品上包覆一层真空薄膜，之后对成品抽真空；

抽真空完毕后，将成品固化，固化后，去除真空薄膜，所述对成品固化具体包括：

将成品吊至固化炉内进行固化，固化参数设置为：30℃升温2h→90℃保温1h，升温1.5h→120℃保温2h,升温1h→155℃保温1h→随炉降温至干燥箱温度不高于室温30℃方可打开炉门，取出成品；

将成品表面进行整修处理，使产品表面的平整度符合要求，异形曲面舱段上防热层成型。

2.根据权利要求1所述的一种异形曲面舱段防热层成型方法，其特征在于，所述在异形曲面舱段的金属体表面上粘接胶膜具体包括：

使用胶膜涂抹在异形曲面舱段的金属体表面上，在100℃温度下，硫化胶膜，使胶膜粘接在异形曲面舱段的金属体表面上。

3.根据权利要求1所述的一种异形曲面舱段防热层成型方法，其特征在于，所述对半成品抽真空和所述对成品抽真空相同，均包括：

在真空薄膜上穿透一个圆孔，所述圆孔内安装有真空接嘴，通过真空接嘴将包覆后的真空薄膜抽真空。

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