CN110629443A - 石英玻璃纤维天线罩织物定型方法 - Google Patents

石英玻璃纤维天线罩织物定型方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种石英玻璃纤维天线罩织物定型方法，其特征在于：将3D编织的织物套模，在振动时效机上振动，使织物与定型芯模贴合良好；将织物及定型芯模放入水浴斧内，水浴加热并烘干清除织物内部的杂质；对织物及定型芯模裁剪合适的膜套，隔离外界空气形成真空环境以利于浓硅溶胶液的注入织物内外，形成密实稳定的内部组织。该成型方法产品质量控制好，壁厚尺寸可控制公差±0.2mm范围内，采用套模、水浴及注胶等方法，在织物内部形成稳定良好的组织，同时缩短了复合工艺流程，提高了织物定型质量和效率，降低了织物定型成本，缩短了制作周期。

Description

石英玻璃纤维天线罩织物定型方法
技术领域
本发明涉及弹道导弹天线罩的复合加工技术领域，具体地指一种石英玻璃纤维天线罩织物定型方法。
背景技术
在弹道导弹整体结构中，天线罩是保护导弹导引头天线在恶劣环境中能正常工作的一种装置，它既是导弹弹体的一个完整的头部，又是关系到导弹制导精度的关键因素，它不但需要满足导弹的气动外形要求，导弹飞行时所承受的热载荷和机械载荷要求，还必须满足导弹制导系统所提出的电气性能要求。当前的织物定型常采用聚四氟乙烯或尼龙等材料加工的胎膜，在复合过程中易发生织物变形褶皱，定型后织物内部组织不均匀，局部缺料等缺陷。
发明内容
本发明提供一种石英玻璃纤维天线罩织物定型方法，该方法能实现石英玻璃纤维天线罩织物的可靠定型。
为实现此目的，本发明所设计的石英玻璃纤维天线罩织物定型方法，其特征在于，它包括如下步骤：
步骤1：按天线罩产品模型，编织天线罩的石英玻璃纤维织物；
步骤2：将编织好的石英玻璃纤维织物套在定型芯模上，定型芯模的底部设有进胶孔管路，侧面设有与进胶孔管路连通的多个溢胶孔；
步骤3：将石英玻璃纤维织物及定型芯模放置在真空浸渍斧内，振动浸渍预设时间；
步骤4：将步骤3处理后的石英玻璃纤维织物及定型芯模放置在水浴斧内，向水浴斧中注入纯水，要求纯水浸末石英玻璃纤维织物，加热纯水，通过纯水过滤石英玻璃纤维织物内部的杂质；
步骤5：将步骤4处理后的石英玻璃纤维织物及定型芯模放入干燥箱中烘干；
步骤6：将真空加压单层膜套密封包裹在步骤5处理后的石英玻璃纤维织物及定型芯模上，同时在石英玻璃纤维织物顶部预埋抽真空管道，抽真空管道穿出真空加压单层膜套；
步骤7：将定型芯模底部处的进胶孔管路关闭，将真空泵抽气管道与抽真空管道连接，打开真空泵抽真空，真空加压单层膜套对石英玻璃纤维织物进行挤压，使石英玻璃纤维织物与定型芯模完全贴合，当石英玻璃纤维织物与定型芯模完全贴合后对真空加压单层膜套进行泄压；
步骤8：关闭抽真空管道，将水加入热水炉中，并加热使水温达到45～55℃，打开热水炉的热水循环泵，将储胶桶设置在热水炉中，将复合定型用浓硅溶胶倒入储胶桶内，通过热水炉水浴加热储胶桶中的硅溶胶至40～55℃，将加热后的硅溶胶通过进胶孔管路和溢胶孔浸渍到石英玻璃纤维织物内部，然后去掉真空加压单层膜套，将石英玻璃纤维织物与定型芯模放入真空桶中抽真空处理，然后打开真空桶的进胶开关，使加热后的硅溶胶从储胶桶中吸入真空桶内，当加热后的硅溶胶填满真空桶后，关闭进胶开关；
步骤9：打开真空桶的振动时效机，使真空桶振动预设时间，然后打开真空桶进气开关，并打开真空桶的桶盖，继续通过振动时效机使真空桶振动，直至真空桶达到真空桶共振点，并在真空桶共振点振动25～35min；
步骤10：将隔热块放置在水浴桶底部，将浓缩桶放置在水浴桶的隔热块上，再将石英玻璃纤维织物与定型芯模从真空桶中取出，并放入浓缩桶中，将稀硅溶胶倒入浓缩桶内，要求浸没石英玻璃纤维织物与定型芯模，水浴桶中放入自来水，要求液面高与胶液，加热使硅溶胶的温度至40～50℃之间；
步骤11：将40～50℃的硅溶胶在真空桶中抽真空，当硅溶胶液面下降时添加浓硅溶胶，保持硅溶胶浸没石英玻璃纤维织物与定型芯模，当硅溶胶密度达到预设密度时结束浓缩过程；
步骤12：将步骤11处理后的石英玻璃纤维织物与定型芯模干燥，然后将石英玻璃纤维织物与定型芯模拆除。
本发明不同于原有技术中采用聚四氟乙烯定型芯模，将石英玻璃纤维织物在定型芯模上再浸胶，然后通过至少5次以上：浸胶、检测胶液密度、烘干、检测成型质量、浸胶等循环，才能定型处符合工艺要求的石英玻璃纤维织物，而本次发明注胶方式，定型方法通过2次循环就能定型出符合工艺要求的定型织物。本发明模具材料采用不锈钢表面喷涂聚四氟乙烯，增强模具的耐温及酸性腐蚀能力；定型芯模内型面与织物外型面一致保证定型芯模上加工多个直径20mm的溢胶孔，将首次注入的浓胶液采用加热真空导入的方式注入3D编织的织物内部，首次注胶成型对织物的定型质量至关重要。
进一步地，所述步骤1中石英玻璃纤维天线罩织物在内外型面各留有约2mm加工余量，便于石英玻璃纤维天线罩织物有较好的成型质量及较小的加工余量。
进一步地，所述步骤2中织物定型芯模内型面与石英玻璃纤维天线罩织物内型面必须一致，使石英玻璃纤维天线罩织物与定型芯模有较好的贴合度，以便在抽真空和注胶过程中不形成空腔，造成复合定型缺陷，同时定型芯模材料用奥氏体不锈钢，表面喷涂聚四氟乙烯，以适应硅溶胶的酸性使用环境。
进一步地，所述步骤3中，将石英玻璃纤维天线罩织物及定型芯模置于真空浸渍斧内进行振动时效目的是使石英玻璃纤维天线罩织物与定型芯模型面贴合完好，石英玻璃纤维天线罩织物余量均匀。
进一步地，所述步骤4中，将石英玻璃纤维天线罩织物及定型芯模放置在水浴斧内，用高纯水加热，水浴加热目的是清理织物及定型芯模内部的杂质，提高织物的洁净度。
进一步地，所述步骤7中，对烘干后的石英玻璃纤维天线罩织物与定型芯模抽真空2～3次，目的是使水浴烘干后的石英玻璃纤维天线罩织物与芯模贴合完好。
进一步地，所述步骤8中，对真空单层膜套包裹的石英玻璃纤维天线罩织物及定型芯模抽真空，将复合定型用浓硅溶胶水浴加热至40～55℃，目的是真空导入浓硅溶胶时使其有良好的流动性，同时首次在织物内注入浓硅溶胶有利于在织物定型时内部成型致密。
进一步地，所述步骤9中，对注胶后石英玻璃纤维天线罩织物及定型芯模进行振动时效目的是使注胶后的织物内部密实，将夹杂的气孔等缺陷通过振动排除。
进一步地，所述步骤10中，将稀胶倒入浓缩桶桶内，浸没制品，并加热使稀硅溶胶至40～50℃之间，目的是用加热后流动性优良的稀硅溶胶填充经浓胶填充的织物内部组织，使织物内部组织更加密实。
进一步地，所述步骤11中，加热硅溶胶温达到40～50℃之间在真空桶中抽真空一次，同时测定硅溶胶的温度及密度目的是判断织物经定型后密度是否符合工艺要求。
进一步地，所述步骤12中，用三维扫面设备扫面织物内外型面，目的是检测定型完成后的织物内外型面是否有约2mm机械加工余量，以保证能加工出尺寸合格的产品。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1、产品质量控制好，石英玻璃纤维织物型面可控制在轮廓度±0.2mm范围内，石英玻璃纤维织物内部成型质量高、内部无空隙、疏松等缺陷，定型织物质量稳定一致性好；采用定型芯模采用奥氏体不锈钢热稳定性好，表面喷涂聚四氟乙烯增强芯模耐腐蚀性能，采用抽真空方式将胶液注入织物内部，降低了织物内部组织缺陷，提高了内部组织均匀性，稳定性。
2、本发明节约成本、提高效率，减小了织物内外型面预留的机加余量，缩短了织物定型周期，材料利用率、设备利用率、生产效率均得到提高，有效控制了生产成本。通过新的织物定型方法，减少了织物复合次数，优化了复合定型工艺路线，降低了织物内外型面余量
附图说明
图1为本发明织物编织工艺结构示意图；
图2为本发明织物结构示意图；
图3为本发明织物套模注胶结构示意图；
图4为本发明定型芯模组件结构示意图；
其中，1—石英玻璃纤维织物、2—定型芯模、3—真空加压单层膜套、4—抽真空管道、5—进胶孔管路、6—溢胶孔。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
本发明所设计的一种石英玻璃纤维天线罩织物定型方法，它包括如下步骤：
步骤1：按天线罩产品模型，编织天线罩的石英玻璃纤维织物1；
步骤2：将编织好的石英玻璃纤维织物1套在定型芯模2上，并通过感官或目测检查织物与定型芯模贴合情况，定型芯模2的底部设有进胶孔管路5，侧面设有与进胶孔管路5连通的多个溢胶孔6；
步骤3：将石英玻璃纤维织物1及定型芯模2以专用吊具放置在真空浸渍斧内，振动浸渍预设时间，加强织物与芯模的贴合度；
步骤4：将步骤3处理后的石英玻璃纤维织物1及定型芯模2放置在水浴斧内，向水浴斧中注入纯水，要求纯水浸末石英玻璃纤维织物1，加热纯水，通过纯水过滤石英玻璃纤维织物1内部的杂质，水浴斧中加热纯水时水液会沸腾流动，有利于杂质的排出过滤；
步骤5：将步骤4处理后的石英玻璃纤维织物1及定型芯模2放入干燥箱中烘干，清除织物上沾的水，在复合前需保证织物干燥；
步骤6：将真空加压单层膜套3密封包裹在步骤5处理后的石英玻璃纤维织物1及定型芯模2上，同时在石英玻璃纤维织物1顶部预埋抽真空管道4，抽真空管道4穿出真空加压单层膜套3；
步骤7：将定型芯模底部处的进胶孔管路5关闭，将真空泵抽气管道与抽真空管道4连接，打开真空泵抽真空，真空加压单层膜套3对石英玻璃纤维织物1进行挤压，使石英玻璃纤维织物1与定型芯模2完全贴合，当石英玻璃纤维织物1与定型芯模2完全贴合后对真空加压单层膜套3进行泄压，重复抽真空2～3次，具体情况根据织物贴膜情况及织物压缩量而定，从而增强织物与定型芯模贴合度；
步骤8：关闭抽真空管道4，将水加入热水炉中，并加热使水温达到45～55℃，打开热水炉的热水循环泵，将储胶桶设置在热水炉中，将复合定型用浓硅溶胶倒入储胶桶内，通过热水炉水浴加热储胶桶中的硅溶胶至40～55℃，将加热后的硅溶胶通过进胶孔管路5和溢胶孔6浸渍到石英玻璃纤维织物1内部，然后去掉真空加压单层膜套3，将石英玻璃纤维织物1与定型芯模2入真空桶中抽真空处理，然后打开真空桶的进胶开关，使加热后的硅溶胶从储胶桶中吸入真空桶内，当加热后的硅溶胶填满真空桶后，关闭进胶开关，放置1～2h，使硅溶胶继续浸泽已注胶织物，以提高织物密实度；
步骤9：打开真空桶的振动时效机，使真空桶振动预设时间，然后打开真空桶进气开关，并打开真空桶的桶盖(泄压)，继续通过振动时效机使真空桶振动，直至真空桶达到真空桶共振点，并在真空桶共振点振动25～35min，使硅溶胶在储胶桶内继续具有流动性往，织物里继续渗入，主要解决实物定型是密度偏低的情况；
步骤10：将隔热块放置在水浴桶底部，将浓缩桶放置在水浴桶的隔热块上，再将石英玻璃纤维织物1与定型芯模2从真空桶中取出，并放入浓缩桶中，将稀硅溶胶(浓度低于20％)倒入浓缩桶内，要求浸没石英玻璃纤维织物1与定型芯模2，水浴桶中放入自来水，要求液面高与胶液，加热使硅溶胶的温度至40～50℃之间，并始终保持此温度4h，让织物内部组织的硅溶胶继续流动均匀化；
步骤11：将40～50℃的硅溶胶在真空桶中抽真空一次，要求真空度达到-50～-99KPa，保持1h，每隔2h用温度计，密度计测定硅溶胶的温度及密度并记录，当硅溶胶液面下降时添加浓硅溶胶(浓度超过50％)，保持硅溶胶浸没石英玻璃纤维织物1与定型芯模2，当硅溶胶密度达到预设密度时结束浓缩过程(过程监控，通过织物组织的密度谈判是否达到预期的复合效果)；
步骤12：将步骤11处理后的石英玻璃纤维织物1与定型芯模2放置干燥间内干燥，并适当通风，然后将石英玻璃纤维织物1与定型芯模2拆除，用三维扫面设备扫面织物内外型面，并与产品模型比对，检测织物内外型面余量分布是否均匀。
上述技术方案的步骤1中，石英玻璃纤维织物在天线罩产品模型的内外型面均留有预设的加工余量。
上述技术方案的步骤3中，打开真空浸渍斧的振动时效机，将转速调至3000～4000rpm，振动8～12分钟，振动结束后检测织物头部与芯模底部高度值是否发生变化。如果发生了变化则继续振动，直到不发生变化。
上述技术方案的步骤4中，干燥箱中烘干温度为110～130℃，烘干结束后保温6～10h。
上述技术方案的步骤11中硅溶胶的预设密度为1.17g/cm3。
上述技术方案的步骤8中，当真空桶内的压力为-0.09～0.1MPa时，打开真空桶的进胶开关，使加热后的硅溶胶从储胶桶中吸入真空桶内。
上述技术方案的石英玻璃纤维织物1的内型面与定型芯模2的外型面一致，并贴合，定型芯模2材料采用奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti，定型芯模2喷涂有白色聚四氟乙烯，以提高模具表面耐酸性腐蚀的能力。
上述技术方案的步骤8中，将石英玻璃纤维织物1与定型芯模2放入真空桶中抽真空处理，盖上桶盖并密封，打开真空泵工作10～20s后，打开抽真空开关对真空桶抽真空，当真空桶内压力达到-0.09～0.1MPa后，打开真空桶的进胶开关，使加热后的硅溶胶从储胶桶中吸入真空桶内。
上述技术方案的步骤9中，真空桶的振动时效机转速为2000～3000rpm，振动10～20min。
上述技术方案的所述步骤9中，将振动时效机的转速调至3500～4500rpm，使真空桶达到真空桶共振点。
上述技术方案的步骤1中，将如图2所示织物结构示意图按图1示意图编织方法编织，在织物内外型面均留有2mm加工余量；
上述技术方案的步骤2中，将编织好的织物套在定型芯模上(参考图4)，并检查织物与定型芯模贴合情况，保证织物与定型芯模贴合良好；
上述技术方案的步骤3中将定型芯模及织物以专用吊具放置在真空浸渍斧内，打开振动时效机，将转速调至3500rpm，振动9分钟，检测织物头部与芯模底部高度值没有发生变化；
上述技术方案的步骤4中将织物及定型芯模放置在水浴斧内，向水浴斧中注入高纯水，加热高纯水，使水温达到98℃时计时，加热6h，中途需更换1次高纯水；
上述技术方案的步骤5中将水浴后织物及定型芯模放入干燥箱中烘干，温度120℃，保温7h；
上述技术方案的步骤6中按照织物及定型芯模外型面，裁剪合适的真空加压单层膜套，膜套搭接部位用黑胶粘接，膜套底部同样用黑胶固定在定型芯模上，同时需在织物顶部预埋抽真空管道(参考图3)；
上述技术方案的步骤7中将定型芯模底部处进胶孔管路关闭，将真空泵抽气管道与预埋抽真空管道连接，打开真空泵抽真空，织物与定型芯模完全贴合后，打开泄压管道进行泄压，重复抽真空2～3次；
上述技术方案的步骤8中关闭步骤6中织物及定型芯模抽气、进胶管路，将自来水加入热水炉中，并加热使水温达到50℃，打开热水循环泵，将复合定型用浓硅溶胶倒入储胶桶内，水浴加热储胶桶中的硅溶胶至45℃并保温，将织物放入真空桶中，盖上桶盖并密封，打开真空泵工作15s后，缓慢打开抽真空开关对真空桶抽真空，观察真空表，真空表显示-0.09MPa后，打开进胶开关，使硅溶胶从储胶桶吸入真空桶内，当储胶桶内胶液降低至桶底时，关闭进胶开关，放置1h；
上述技术方案的步骤9中将振动时效机转速调至2500rpm，振动15min，打开真空桶进气开关，缓慢进气打，并打开桶盖。继续将振动时效机转速调至4200rpm，振动28min。
上述技术方案的步骤10中将浓缩桶放入水浴桶内，水浴桶底部放入隔热块，再将工件放入浓缩桶中，将稀胶倒入桶内，要求浸没制品，水浴桶中放入自来水，要求液面高与胶液，加热使硅溶胶至45℃，并始终保持此温度4h。
上述技术方案的步骤11中将胶温达到40～50℃之间在真空桶中抽真空一次，真空度达到-85KPa，保持1h，每隔2h用温度计，密度计测定硅溶胶的温度及密度并记录，当胶液液面下降时及时添加浓胶，保持胶液浸没织物，检测硅溶胶密度达到1.21g/cm3结束浓缩过程。
上述技术方案的步骤12中将定型芯模固定，用塞尺测量织物与样板之间间隙，将产品放置干燥间内干燥，并适当通风，拆除织物与定型芯模，用三维扫面设备扫面织物内外型面，并与产品模型比对，检测内外型面余量分布情况。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种石英玻璃纤维天线罩织物定型方法，其特征在于，它包括如下步骤：
步骤1：按天线罩产品模型，编织天线罩的石英玻璃纤维织物(1)；
步骤2：将编织好的石英玻璃纤维织物(1)套在定型芯模(2)上，定型芯模(2)的底部设有进胶孔管路(5)，侧面设有与进胶孔管路(5)连通的多个溢胶孔(6)；
步骤3：将石英玻璃纤维织物(1)及定型芯模(2)放置在真空浸渍斧内，振动浸渍预设时间；
步骤4：将步骤3处理后的石英玻璃纤维织物(1)及定型芯模(2)放置在水浴斧内，向水浴斧中注入纯水，要求纯水浸末石英玻璃纤维织物(1)，加热纯水，通过纯水过滤石英玻璃纤维织物(1)内部的杂质；
步骤5：将步骤4处理后的石英玻璃纤维织物(1)及定型芯模(2)放入干燥箱中烘干；
步骤6：将真空加压单层膜套(3)密封包裹在步骤5处理后的石英玻璃纤维织物(1)及定型芯模(2)上，同时在石英玻璃纤维织物(1)顶部预埋抽真空管道(4)，抽真空管道(4)穿出真空加压单层膜套(3)；
步骤7：将定型芯模底部处的进胶孔管路(5)关闭，将真空泵抽气管道与抽真空管道(4)连接，打开真空泵抽真空，真空加压单层膜套(3)对石英玻璃纤维织物(1)进行挤压，使石英玻璃纤维织物(1)与定型芯模(2)完全贴合，当石英玻璃纤维织物(1)与定型芯模(2)完全贴合后对真空加压单层膜套(3)进行泄压；
步骤8：关闭抽真空管道(4)，将水加入热水炉中，并加热使水温达到45～55℃，打开热水炉的热水循环泵，将储胶桶设置在热水炉中，将复合定型用浓硅溶胶倒入储胶桶内，通过热水炉水浴加热储胶桶中的硅溶胶至40～55℃，将加热后的硅溶胶通过进胶孔管路(5)和溢胶孔(6)浸渍到石英玻璃纤维织物(1)内部，然后去掉真空加压单层膜套(3)，将石英玻璃纤维织物(1)与定型芯模(2)放入真空桶中抽真空处理，然后打开真空桶的进胶开关，使加热后的硅溶胶从储胶桶中吸入真空桶内，当加热后的硅溶胶填满真空桶后，关闭进胶开关；
步骤9：打开真空桶的振动时效机，使真空桶振动预设时间，然后打开真空桶进气开关，并打开真空桶的桶盖，继续通过振动时效机使真空桶振动，直至真空桶达到真空桶共振点，并在真空桶共振点振动25～35min；
步骤10：将隔热块放置在水浴桶底部，将浓缩桶放置在水浴桶的隔热块上，再将石英玻璃纤维织物(1)与定型芯模(2)从真空桶中取出，并放入浓缩桶中，将稀硅溶胶倒入浓缩桶内，要求浸没石英玻璃纤维织物(1)与定型芯模(2)，水浴桶中放入自来水，要求液面高与胶液，加热使硅溶胶的温度至40～50℃之间；
步骤11：将40～50℃的硅溶胶在真空桶中抽真空，当硅溶胶液面下降时添加浓硅溶胶，保持硅溶胶浸没石英玻璃纤维织物(1)与定型芯模(2)，当硅溶胶密度达到预设密度时结束浓缩过程；
步骤12：将步骤11处理后的石英玻璃纤维织物(1)与定型芯模(2)干燥，然后将石英玻璃纤维织物(1)与定型芯模(2)拆除。
2.根据权利要求1所述的石英玻璃纤维天线罩织物定型方法，其特征在于：所述步骤1中，石英玻璃纤维织物在天线罩产品模型的内外型面均留有预设的加工余量。
3.根据权利要求1所述的石英玻璃纤维天线罩织物定型方法，其特征在于：所述步骤3中，打开真空浸渍斧的振动时效机，将转速调至3000～4000rpm，振动8～12分钟，振动结束后检测织物头部与芯模底部高度值是否发生变化。
4.根据权利要求1所述的石英玻璃纤维天线罩织物定型方法，其特征在于：所述步骤4中，干燥箱中烘干温度为110～130℃，烘干结束后保温6～10h。
5.根据权利要求1所述的石英玻璃纤维天线罩织物定型方法，其特征在于：所述步骤11中硅溶胶的预设密度为1.17g/cm3。
6.根据权利要求1所述的石英玻璃纤维天线罩织物定型方法，其特征在于：所述步骤8中，当真空桶内的压力为-0.09～0.1MPa时，打开真空桶的进胶开关，使加热后的硅溶胶从储胶桶中吸入真空桶内。
7.根据权利要求1所述的石英玻璃纤维天线罩织物定型方法，其特征在于：所述石英玻璃纤维织物(1)的内型面与定型芯模(2)的外型面一致，并贴合，定型芯模(2)采用奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti，定型芯模(2)喷涂有白色聚四氟乙烯。
8.根据权利要求1所述的石英玻璃纤维天线罩织物定型方法，其特征在于：所述步骤8中，将石英玻璃纤维织物(1)与定型芯模(2)放入真空桶中抽真空处理，盖上桶盖并密封，打开真空泵工作10～20s后，打开抽真空开关对真空桶抽真空，当真空桶内压力达到-0.09～0.1MPa后，打开真空桶的进胶开关，使加热后的硅溶胶从储胶桶中吸入真空桶内。
9.根据权利要求1所述的石英玻璃纤维天线罩织物定型方法，其特征在于：所述步骤9中，真空桶的振动时效机转速为2000～3000rpm，振动10～20min。
10.根据权利要求1所述的石英玻璃纤维天线罩织物定型方法，其特征在于：所述步骤9中，将振动时效机的转速调至3500～4500rpm，使真空桶达到真空桶共振点。
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