CN109571985A - 适用于反射器连接杆成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种适用于反射器连接杆成型方法，该连接杆主要为碳纤维管件，其主要的成型方法为使用通用的辅助挂线工装，创新性的使用0°缠绕的全缠绕成型方式，后续过程经敞晾和预压，控制产品压缩量20％～30％，最后经热压罐成型制备而成。本发明的高精度反射器连接杆的碳纤维管件膨胀系数小，充分发挥了比刚度高的优势，且辅助挂线工装的使用使得缠绕成型时角度更加精确，这对于高精度反射器的整体刚度和稳定性提供了巨大的保证。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料结构件的成型，具体地，涉及适用于反射器连接杆成型方法。尤其是适用于高精度反射器连接杆成型方法。
背景技术
卫星反射器因其使用的条件原因，反射器结构的空间包络尺寸大，且由于要保证反射器能稳定成像，整体精度要求极高，一般安装面的平面度及与基准面的平面度均要求≤0.01mm。而为了保证反射器有足够的稳定性及高精度要求，复合材料由于其具有比强度、比模量，同时还具有膨胀系数小，热稳定性好及越来越多的“零膨胀”的铺层缠绕设计方法已逐步取代具有传统的热胀冷缩缺陷的金属材料。
反射器整体的精度要求高，这对于其中所涉及到的铺层缠绕顺序的准确性也提出了更高的要求，使用通用辅助挂线工装的缠绕成型的方法可以较好的满足设计要求，且用0°缠绕代替传统的单项预浸料铺层可以极大的减少成型过程中的滑料引起的角度偏差问题，这对于发射器整体的性能的稳定性提供了较好的保证。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种适用于反射器连接杆成型方法。
根据本发明提供的一种适用于反射器连接杆成型方法，包括：
步骤A：将辅助挂线工装通过螺纹连接的方式与制品的模具的芯模连接在一起；其中，所述模具匹配于制品截面尺寸及长度，所述辅助挂线工装匹配于所述模具，所述辅助挂线工装包括相互连接的圆形挂线盘与接长杆，接长杆端部螺纹尺寸与芯模匹配；
步骤B：按设计好的缠绕角度顺序及缠绕层数，在连接有辅助挂线工装的芯模上进行缠绕成型；
步骤C：将成型完的制品进行4～5天的敞晾；
步骤D：将敞晾完的制品进行6～24小时的预压，并控制制品的压缩量为20％～30％；
步骤E：将预压后的制品合模进热压罐加热固化得到所需要求的制品。
优选地，所述辅助挂线工装适用于小角度缠绕，其中，所述小角度缠绕为0°缠绕。
优选地，所述缠绕的纤维树脂体系为高模量碳纤维/环氧树脂体系，基本性能满足：纵向拉伸强度≥1200MPa，纵向拉伸模量≥280MPa，膨胀系数绝对值小于1.5×10^(-6)/℃。
优选地，所述敞晾包含室温敞晾3～4天；真空敞晾6～24小时，真空度≤-0.09MPa。
优选地，所述步骤E包括：制品合模后制作真空袋进热压罐后在90℃±3℃，保温30min，保持真空表压≤-0.097MPa；在保温结束时开始打压至0.3±0.02MPa，打压速度为0.04MPa/min；在模具温度升到115℃±5℃后打压0.7±0.02MPa，打压速度为0.04MPa/min，打压后停抽真空并接通大气；在115℃±5℃，保温30min，保压0.7±0.02MPa；在保温结束时开始降压至0.5±0.02MPa；在177℃±3℃保温180min，整个过程中升温和降温的速率0.3-0.5℃/min。
优选地，纤维体积含量控制在55％～65％。
优选地，所述缠绕角度顺序及缠绕层数为±45°/0°2/90°/0°2/±45°/0°2/90°/0°2/±45°。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1.成型产品刚度高，且质量稳定
本发明采用高模量碳纤维进行缠绕成型，结合室温和真空敞晾、预压及热压罐成型，产品刚度高，稳定性好，且制品孔隙率低于1％，按照GJB1038.1A-2004进行超声探伤仪无损检测时，制品的内部质量可以满足GJB2895-97中A级标准，质量稳定，可靠性高。
2.缠绕角度的准确性
本发明采用通用的辅助挂线工装，在使用0°缠绕代替传统的单项预浸料铺层时可以极大的减少成型过程中的滑料引起的角度偏差问题，如试验发现制品长度为1m时，角度偏差≤0.5°，这保证制品成型时的高精度及高稳定性，从而对反射器甚至整星提供了稳定性保证。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明中制品芯模及辅助挂线工装在进行0°缠绕时的示意图。
图中示出：
芯模 1
辅助挂线工装 2
碳纤维 3
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明以高模量碳纤维及环氧树脂为基材，使用辅助挂线工装，突破0°缠绕成型的技术，制备出高模量高稳定性的制品。
以一件截面尺寸为50mm×50mm壁厚2mm的管件为例，其缠绕成型的关键点见图1，这其中包含缠绕制品芯模1、小角度缠绕辅助挂线工装2和缠绕所用的高模量碳纤维3。
一种适用于高精度反射器连接杆成型方法，包括以下步骤：
S1、针对制品截面尺寸50mm×50mm壁厚2mm等要求设计相应的八瓣模钢模模具，为保证制品成型尺寸稳定及后续存在模具多次使用的情况，模具材料多考虑P20等强度高的模具钢；
S2、针对制品截面尺寸(1≤长宽比≤1.5)的模具设计相应配套的通用的适用于小角度缠绕的辅助挂线工装，包含直径为φ50mm的圆形挂线盘及接长杆，接长杆端部螺纹尺寸与芯模匹配即可；圆形挂线盘与接长杆相连接；
S3、将通用辅助挂线工装通过螺纹连接的方式与制品的芯模连接在一起
S4、按设计好的缠绕角度顺序及缠绕层数，即±45°/0°2/90°/0°2/±45°/0°
2/90°/0°2/±45°在连接有辅助挂线工装的芯模上进行缠绕成型，本实例中所采用的纤维树脂体系为高模量碳纤维/AG-80环氧树脂体系，纤维单层厚度设计为0.125mm；
S5、所述S4步骤中的0°缠绕起点需选择在碳纤维管件的R角处，经核算在后续32个缠绕循环中覆盖整个产品表面，为使得表述更加直观，选取8根碳纤维0°缠绕时的缠绕线形放大如图1所示。其他角度缠绕按正常设定进行即可，无特殊要求；
S6、将成型完的制品进行室温敞晾3～4天；真空敞晾6～24小时，真空度≤-0.09MPa，以便减少复合材料溶剂中的挥发分；
S7、将敞晾完的制品进行6～24小时的预压，进一步减少溶剂挥发分，并控制制品的压缩量为20％～30％；
S8、制品合模进热压罐固化成型：制品在制作真空袋进热压罐后在90℃±3℃，保温30min，保持真空表压≤-0.097MPa；在保温结束时开始打压至0.3±0.02MPa，打压速度为0.04MPa/min；在模具温度升到115℃±5℃后打压0.7±0.02MPa，打压速度为0.04MPa/min，打压后停抽真空并接通大气；在115℃±5℃，保温30min，保压0.7±0.02MPa；在保温结束时开始降压至0.5±0.02MPa；在177℃±3℃保温180min，整个过程中升温和降温的速率0.3-0.5℃/min。
按上述方法制得的制品按GB/T 287测试孔隙率为0.67％，按照GJB1038.1A-2004进行超声探伤仪无损检测时，制品的内部质量可以满足GJB2895-97中A级标准。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (7)
1.一种适用于反射器连接杆成型方法，其特征在于，包括：
步骤A：将辅助挂线工装通过螺纹连接的方式与制品的模具的芯模连接在一起；其中，所述模具匹配于制品截面尺寸及长度，所述辅助挂线工装匹配于所述模具，所述辅助挂线工装包括相互连接的圆形挂线盘与接长杆，接长杆端部螺纹尺寸与芯模匹配；
步骤B：按设计好的缠绕角度顺序及缠绕层数，在连接有辅助挂线工装的芯模上进行缠绕成型；
步骤C：将成型完的制品进行4～5天的敞晾；
步骤D：将敞晾完的制品进行6～24小时的预压，并控制制品的压缩量为20％～30％；
步骤E：将预压后的制品合模进热压罐加热固化得到所需要求的制品。
2.根据权利要求1所述的适用于反射器连接杆成型方法，其特征在于，所述辅助挂线工装适用于小角度缠绕，其中，所述小角度缠绕为0°缠绕。
3.根据权利要求1所述的适用于反射器连接杆成型方法，其特征在于，所述缠绕的纤维树脂体系为高模量碳纤维/环氧树脂体系，基本性能满足：纵向拉伸强度≥1200MPa，纵向拉伸模量≥280MPa，膨胀系数绝对值小于1.5×10^(-6)/℃。
4.根据权利要求1所述的适用于反射器连接杆成型方法，其特征在于，所述敞晾包含室温敞晾3～4天；真空敞晾6～24小时，真空度≤-0.09MPa。
5.根据权利要求1所述的适用于反射器连接杆成型方法，其特征在于，所述步骤E包括：制品合模后制作真空袋进热压罐后在90℃±3℃，保温30min，保持真空表压≤-0.097MPa；在保温结束时开始打压至0.3±0.02MPa，打压速度为0.04MPa/min；在模具温度升到115℃±5℃后打压0.7±0.02MPa，打压速度为0.04MPa/min，打压后停抽真空并接通大气；在115℃±5℃，保温30min，保压0.7±0.02MPa；在保温结束时开始降压至0.5±0.02MPa；在177℃±3℃保温180min，整个过程中升温和降温的速率0.3-0.5℃/min。
6.根据权利要求3所述的适用于反射器连接杆成型方法，其特征在于，纤维体积含量控制在55％～65％。
7.根据权利要求1所述的适用于反射器连接杆成型方法，其特征在于，所述缠绕角度顺序及缠绕层数为±45°/0°2/90°/0°2/±45°/0°2/90°/0°2/±45°。
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