CN110774611A - 碳纤维发射筒的成型方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种碳纤维发射筒的成型方法，该成型方法包括如下步骤：1)缠绕准备：将前法兰和后法兰分别安装在芯模上；2)缠绕：采用浸过树脂胶液的连续纤维对芯模进行缠绕，形成发射筒的筒体；3)第一次固化：对筒体进行第一次固化处理；4)接口补强缠绕：在筒体上预埋金属接口，并对金属接口外层进行补强缠绕；5)第二次固化：对步骤4)处理后的筒体进行第二次固化处理；6)防热喷涂：脱模后对筒体两端的法兰安装面进行机加，再与前法兰和后法兰进行紧固，最后采用防热涂料喷涂于筒体的内表面，形成防热涂层。本发明的方法采用钩挂缠绕和开口补强方式相结合，提高发射筒的强度，提高导弹发射质量稳定性。

Description

碳纤维发射筒的成型方法
技术领域
本发明涉及发射筒成型的技术领域，具体地指一种碳纤维发射筒的成型方法。
背景技术
集贮存、运输及发射功能于一体的发射筒技术是当今先进导弹武器系统发射技术的重要发展趋势，现代许多先进导弹武器，特别是战术导弹都采用贮运发射筒式发射，其核心和关键在于发射筒。发射筒不但承担着发射导弹任务.同时还起着贮存、运输时对导弹进行长期可靠防护作用，并提高导弹上设备的贮存可靠性和导弹武器系统的快速反应能力。在高技术的现代战争中，为更好的发挥发射筒的作用，应使其向轻型、小型、低可探测性方向发展，复合材料由于其优异的综合性能，是未来发射筒的首选材料。在不断提高其结构设计以及采用和改进适合的工艺，可以为导弹武器的运输、贮存以及发射提供有利保障。
然而，目前国内发射筒大多用金属材料和玻璃钢复合材料，存在发射筒强度不足、质量稳定性不高的不足。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述不足，提供一种碳纤维发射筒的成型方法，该方法采用钩挂缠绕和开口补强方式相结合，提高发射筒的强度，提高导弹发射质量稳定性。
为实现上述目的，本发明提供一种碳纤维发射筒的成型方法，包括如下步骤：
1)缠绕准备：将前法兰和后法兰分别安装在芯模上，调整芯模使得前法兰和后法兰夹紧，所述芯模的两端设置有环向布置的销钉；
2)缠绕：采用浸过树脂胶液的连续纤维对芯模进行缠绕，形成发射筒的筒体；
3)第一次固化：对步骤2)缠绕形成的筒体进行第一次固化处理；
4)接口补强缠绕：在筒体上预埋金属接口，并对金属接口外层进行补强缠绕；
5)第二次固化：对步骤4)处理后的筒体进行第二次固化处理；
6)防热喷涂：脱模后对筒体两端的法兰安装面进行机加，再与前法兰和后法兰进行紧固，最后采用防热涂料喷涂于筒体的内表面，形成防热涂层。
进一步地，所述步骤2)中，缠绕前先在芯模外表面涂覆脱模剂，再铺设一层无碱玻璃纤维表面毡。
进一步地，所述步骤2)中，连续纤维依次按照0°、45°、-45°、90°、0°、45°、-45°、90°、0°、45°、-45°、90°、0°、45°、-45°、90°方向铺层，缠绕形成16个铺层。
进一步地，所述步骤2)中，连续纤维按照0°方向铺层时，从位于前法兰一端的销钉缠绕后绕过位于后法兰一端的销钉，此时缠绕机按照预设的角度再次旋转15°，芯模相对绕丝嘴周向旋转15°，再通过下一销钉间距进行缠绕，继续往复直至0°铺层铺满整个芯模，通过两端的销钉绕行实现钩挂并转向连续缠绕。
进一步地，所述步骤2)中，在连续纤维缠绕完倒数第二层铺层后，再缠绕一层导电布。
进一步地，所述步骤2)中，树脂胶液按照质量份数计由如下原料组成：55～60份E-51环氧树脂、45～50份乙二醇二缩水甘油醚、45～50份改性芳香胺、1～3份DMP-30。
进一步地，所述步骤3)中，第一次固化处理的具体工艺为：先在90～100℃下维持2.5～3.5h，然后在120～130℃下维持1.5～2.5h，最后在温度为145～155℃下维持5.5～6.5h。
进一步地，所述步骤4)中，补强缠绕的连续纤维方向依次按照45°、-45°、45°、-45°、90°、45°、-45°、45°、-45°、90°方向铺层。
再进一步地，所述步骤5)中，第二次固化处理的具体工艺为：先在90～100℃下维持2.5～3.5h，然后在120～130℃下维持1.5～2.5h，最后在温度为145～155℃下维持5.5～6.5h。
更进一步地，所述步骤6)中，防热涂料按照质量份数计由如下原料组成：30～35份环氧改性有机硅树脂、6～8份低分子聚酰胺树脂、1～3份硅烷偶联剂、8～10份钛白粉、8～10份空心玻璃微珠、6～8份高岭土、6～8份云母粉、7～9份阻燃剂。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
其一，本发明的方法采用钩挂缠绕和开口补强方式相结合，提高发射筒的强度，提高导弹发射质量稳定性，铺层结构和缠绕成型可有效解决了碳纤维抗冲刷剥离能力差等问题，钩挂缠绕成型实现了连续纤维的0°缠绕成型而不滑线。
其二，本发明在连续纤维缠绕完倒数第二层铺层后，再缠绕一层导电布，满足发射筒电磁屏蔽要求，导电布在铺层中的位置为倒数第二层，最后一层的90°铺层起到固定导电布作用，保证导电布在发射筒内的平顺。
其三，本发明的发射筒内层喷涂防热涂料，满足导弹燃气对发射筒的冲刷要求，能够在500℃以下长时间和瞬时高温1400℃的环境使用。
附图说明
图1为发射筒的结构示意图；
图2为芯模的结构示意图；
图3为图1中芯模的侧视结构示意图；
图中，发射筒1、前法兰1.1、后法兰1.2、筒体1.3、金属接口1.4、芯模2、销钉2.1。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1：
本发明碳纤维发射筒的成型方法，包括如下步骤：
1)缠绕准备：将前法兰1.1和后法兰1.2分别安装在芯模2上，调整芯模2使得前法兰1.1和后法兰1.2夹紧，芯模2的两端设置有环向布置的销钉2.1；
2)缠绕：先在芯模2外表面涂覆脱模剂，再铺设一层无碱玻璃纤维表面毡，采用浸过树脂胶液的连续纤维以20-30N的张力对芯模2进行缠绕，形成发射筒1的筒体1.3；连续纤维依次按照0°、45°、-45°、90°、0°、45°、-45°、90°、0°、45°、-45°、90°、0°、45°、-45°、90°方向铺层，缠绕形成16个铺层，其中连续纤维按照0°方向铺层时，从位于前法兰1.1一端的销钉2.1缠绕后绕过位于后法兰1.2一端的销钉2.1，此时缠绕机按照预设的角度再次旋转15°，芯模2相对绕丝嘴周向旋转15°，再通过下一销钉间距进行缠绕，继续往复直至0°铺层铺满整个芯模2，通过两端的销钉2.1绕行实现钩挂并转向连续缠绕，实现了在发射筒两端大开口处的纤维转向；考虑发射筒电磁屏蔽要求，在连续纤维缠绕完倒数第二层铺层后，再缠绕一层导电布。设计导电布在铺层中的位置为倒数第二层，最后一层的90°铺层起到固定导电布作用，保证导电布在发射筒内的平顺。树脂胶液按照质量份数计由如下原料组成：55份E-51环氧树脂、45份乙二醇二缩水甘油醚、50份改性芳香胺、1份DMP-30。
3)第一次固化：对步骤2)缠绕形成的筒体1.3进行第一次固化处理；第一次固化处理的具体工艺为：先在95℃下维持3h，然后在125℃下维持2h，最后在温度为150℃下维持6h。
4)接口补强缠绕：在筒体1.3上预埋金属接口1.4，并对金属接口1.4外层进行补强缠绕，补强缠绕的连续纤维方向依次按照45°、-45°、45°、-45°、90°、45°、-45°、45°、-45°、90°方向铺层。
5)第二次固化：对步骤4)处理后的筒体1.3进行第二次固化处理，第二次固化处理的具体工艺为：先在95℃下维持3h，然后在125℃下维持2h，最后在温度为150℃下维持6h。。
6)防热喷涂：脱模后对筒体1.3两端的法兰安装面进行机加，再与前法兰1.1和后法兰1.2进行紧固，最后采用防热涂料喷涂于筒体1.3的内表面，形成防热涂层，防热涂料按照质量份数计由如下原料组成：35份环氧改性有机硅树脂、6份低分子聚酰胺树脂、1份硅烷偶联剂、10份钛白粉、10份空心玻璃微珠、6份高岭土、6份云母粉、9份阻燃剂，防热涂层满足500℃以下长时间和瞬时高温1400℃的环境使用需求。
实施例2：
本发明碳纤维发射筒的成型方法，包括如下步骤：
1)缠绕准备：将前法兰1.1和后法兰1.2分别安装在芯模2上，调整芯模2使得前法兰1.1和后法兰1.2夹紧，芯模2的两端设置有环向布置的销钉2.1；
2)缠绕：先在芯模2外表面涂覆脱模剂，再铺设一层无碱玻璃纤维表面毡，采用浸过树脂胶液的连续纤维以20-30N的张力对芯模2进行缠绕，形成发射筒1的筒体1.3；连续纤维依次按照0°、45°、-45°、90°、0°、45°、-45°、90°、0°、45°、-45°、90°、0°、45°、-45°、90°方向铺层，缠绕形成16个铺层，其中连续纤维按照0°方向铺层时，从位于前法兰1.1一端的销钉2.1缠绕后绕过位于后法兰1.2一端的销钉2.1，此时缠绕机按照预设的角度再次旋转15°，芯模2相对绕丝嘴周向旋转15°，再通过下一销钉间距进行缠绕，继续往复直至0°铺层铺满整个芯模2，通过两端的销钉2.1绕行实现钩挂并转向连续缠绕，实现了在发射筒两端大开口处的纤维转向；考虑发射筒电磁屏蔽要求，在连续纤维缠绕完倒数第二层铺层后，再缠绕一层导电布。设计导电布在铺层中的位置为倒数第二层，最后一层的90°铺层起到固定导电布作用，保证导电布在发射筒内的平顺。树脂胶液按照质量份数计由如下原料组成：55份E-51环氧树脂、50份乙二醇二缩水甘油醚、45份改性芳香胺、3份DMP-30。
3)第一次固化：对步骤2)缠绕形成的筒体1.3进行第一次固化处理；第一次固化处理的具体工艺为：先在90℃下维持2.5h，然后在120℃下维持1.5h，最后在温度为145℃下维持5.5h。
4)接口补强缠绕：在筒体1.3上预埋金属接口1.4，并对金属接口1.4外层进行补强缠绕，补强缠绕的连续纤维方向依次按照45°、-45°、45°、-45°、90°、45°、-45°、45°、-45°、90°方向铺层。
5)第二次固化：对步骤4)处理后的筒体1.3进行第二次固化处理，第二次固化处理的具体工艺为：先在90℃下维持2.5h，然后在120℃下维持1.5h，最后在温度为145℃下维持5.5h。
6)防热喷涂：脱模后对筒体1.3两端的法兰安装面进行机加，再与前法兰1.1和后法兰1.2进行紧固，最后采用防热涂料喷涂于筒体1.3的内表面，形成防热涂层，防热涂料按照质量份数计由如下原料组成：30份环氧改性有机硅树脂、8份低分子聚酰胺树脂、3份硅烷偶联剂、8份钛白粉、8份空心玻璃微珠、8份高岭土、8份云母粉、7份阻燃剂，防热涂层满足500℃以下长时间和瞬时高温1400℃的环境使用需求。
实施例3：
本发明碳纤维发射筒的成型方法，包括如下步骤：
1)缠绕准备：将前法兰1.1和后法兰1.2分别安装在芯模2上，调整芯模2使得前法兰1.1和后法兰1.2夹紧，芯模2的两端设置有环向布置的销钉2.1；
2)缠绕：先在芯模2外表面涂覆脱模剂，再铺设一层无碱玻璃纤维表面毡，采用浸过树脂胶液的连续纤维以20-30N的张力对芯模2进行缠绕，形成发射筒1的筒体1.3；连续纤维依次按照0°、45°、-45°、90°、0°、45°、-45°、90°、0°、45°、-45°、90°、0°、45°、-45°、90°方向铺层，缠绕形成16个铺层，其中连续纤维按照0°方向铺层时，从位于前法兰1.1一端的销钉2.1缠绕后绕过位于后法兰1.2一端的销钉2.1，此时缠绕机按照预设的角度再次旋转15°，芯模2相对绕丝嘴周向旋转15°，再通过下一销钉间距进行缠绕，继续往复直至0°铺层铺满整个芯模2，通过两端的销钉2.1绕行实现钩挂并转向连续缠绕，实现了在发射筒两端大开口处的纤维转向；考虑发射筒电磁屏蔽要求，在连续纤维缠绕完倒数第二层铺层后，再缠绕一层导电布。设计导电布在铺层中的位置为倒数第二层，最后一层的90°铺层起到固定导电布作用，保证导电布在发射筒内的平顺。树脂胶液按照质量份数计由如下原料组成：58份E-51环氧树脂、48份乙二醇二缩水甘油醚、46份改性芳香胺、2份DMP-30。
3)第一次固化：对步骤2)缠绕形成的筒体1.3进行第一次固化处理；第一次固化处理的具体工艺为：先在100℃下维持3.5h，然后在130℃下维持2.5h，最后在温度为155℃下维持6.5h。
4)接口补强缠绕：在筒体1.3上预埋金属接口1.4，并对金属接口1.4外层进行补强缠绕，补强缠绕的连续纤维方向依次按照45°、-45°、45°、-45°、90°、45°、-45°、45°、-45°、90°方向铺层。
5)第二次固化：对步骤4)处理后的筒体1.3进行第二次固化处理，第二次固化处理的具体工艺为：先在100℃下维持3.5h，然后在130℃下维持2.5h，最后在温度为155℃下维持6.5h。
6)防热喷涂：脱模后对筒体1.3两端的法兰安装面进行机加，再与前法兰1.1和后法兰1.2进行紧固，最后采用防热涂料喷涂于筒体1.3的内表面，形成防热涂层，防热涂料按照质量份数计由如下原料组成：32份环氧改性有机硅树脂、7份低分子聚酰胺树脂、2份硅烷偶联剂、9份钛白粉、9份空心玻璃微珠、7份高岭土、7份云母粉、8份阻燃剂，防热涂层满足500℃以下长时间和瞬时高温1400℃的环境使用需求。
上述实施例1～3的成型方法的产品工艺性和可设计性已得到验证，并通过液压试验、多次上舰飞行试验的考核，结构可靠满足总体要求。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，应当指出，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种碳纤维发射筒的成型方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)缠绕准备：将前法兰(1.1)和后法兰(1.2)分别安装在芯模(2)上，调整芯模(2)使得前法兰(1.1)和后法兰(1.2)夹紧，所述芯模(2)的两端设置有环向布置的销钉(2.1)；
2)缠绕：采用浸过树脂胶液的连续纤维对芯模(2)进行缠绕，形成发射筒(1)的筒体(1.3)；
3)第一次固化：对步骤2)缠绕形成的筒体(1.3)进行第一次固化处理；
4)接口补强缠绕：在筒体(1.3)上预埋金属接口(1.4)，并对金属接口(1.4)外层进行补强缠绕；
5)第二次固化：对步骤4)处理后的筒体(1.3)进行第二次固化处理；
6)防热喷涂：脱模后对筒体(1.3)两端的法兰安装面进行机加，再与前法兰(1.1)和后法兰(1.2)进行紧固，最后采用防热涂料喷涂于筒体(1.3)的内表面，形成防热涂层。
2.根据权利要求1所述的碳纤维发射筒的成型方法，其特征在于：所述步骤2)中，缠绕前先在芯模(2)外表面涂覆脱模剂，再铺设一层无碱玻璃纤维表面毡。
3.根据权利要求1所述的碳纤维发射筒的成型方法，其特征在于：所述步骤2)中，连续纤维依次按照0°、45°、-45°、90°、0°、45°、-45°、90°、0°、45°、-45°、90°、0°、45°、-45°、90°方向铺层，缠绕形成16个铺层。
4.根据权利要求3所述的碳纤维发射筒的成型方法，其特征在于：所述步骤2)中，连续纤维按照0°方向铺层时，从位于前法兰(1.1)一端的销钉(2.1)缠绕后绕过位于后法兰(1.2)一端的销钉(2.1)，此时缠绕机按照预设的角度再次旋转15°，芯模(2)相对绕丝嘴周向旋转15°，再通过下一销钉间距进行缠绕，继续往复直至0°铺层铺满整个芯模(2)，通过两端的销钉(2.1)绕行实现钩挂并转向连续缠绕。
5.根据权利要求1所述的碳纤维发射筒的成型方法，其特征在于：所述步骤2)中，在连续纤维缠绕完倒数第二层铺层后，再缠绕一层导电布。
6.根据权利要求1所述的碳纤维发射筒的成型方法，其特征在于：所述步骤2)中，树脂胶液按照质量份数计由如下原料组成：55～60份E-51环氧树脂、45～50份乙二醇二缩水甘油醚、45～50份改性芳香胺、1～3份DMP-30。
7.根据权利要求1所述的碳纤维发射筒的成型方法，其特征在于：所述步骤3)中，第一次固化处理的具体工艺为：先在90～100℃下维持2.5～3.5h，然后在120～130℃下维持1.5～2.5h，最后在温度为145～155℃下维持5.5～6.5h。
8.根据权利要求1所述的碳纤维发射筒的成型方法，其特征在于：所述步骤4)中，补强缠绕的连续纤维方向依次按照45°、-45°、45°、-45°、90°、45°、-45°、45°、-45°、90°方向铺层。
9.根据权利要求1所述的碳纤维发射筒的成型方法，其特征在于：所述步骤5)中，第二次固化处理的具体工艺为：先在90～100℃下维持2.5～3.5h，然后在120～130℃下维持1.5～2.5h，最后在温度为145～155℃下维持5.5～6.5h。
10.根据权利要求1所述的碳纤维发射筒的成型方法，其特征在于：所述步骤6)中，防热涂料按照质量份数计由如下原料组成：30～35份环氧改性有机硅树脂、6～8份低分子聚酰胺树脂、1～3份硅烷偶联剂、8～10份钛白粉、8～10份空心玻璃微珠、6～8份高岭土、6～8份云母粉、7～9份阻燃剂。
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