CN111186144A - 耐烧蚀复合材料发射筒筒体结构及其成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐烧蚀复合材料发射筒筒体结构及其成型方法,属于导弹器系统配件的技术领域。耐烧蚀复合材料发射筒筒体结构包括模具、内表面耐烧蚀层和外表面结构层;内表面耐烧蚀层包覆在模具的外表面,外表面结构层包覆在内表面耐烧蚀层的外表面。解决了现有技术中,筒体结构采用模具和外表面结构层的方式,使用时,筒体受到高温烧蚀后,容易损坏,更换次数多,造成筒体使用成本高的技术问题。本发明在模具与外表面结构层之间包覆内表面耐烧蚀层,改善了高温燃气对筒体结构的烧蚀性,提高了筒体重复使用的次数,降低了筒体发射成本。
Description
技术领域
本发明涉及导弹器系统配件的技术领域,具体的涉及一种耐烧蚀复合材料发射筒筒体结构及其成型方法。
背景技术
在导弹系统中,发射筒是装筒导弹在贮存、运输、发射过程中的主要承力件。目前,发射筒的材料主要有三类:钢、铝合金、复合材料,在上述使用的三类材料中,采用铝合金的筒体质量为钢的1/3,而复合材料则比铝轻30~40%,因此,复合材料得到了广泛的应用,使得国内外的发射筒均呈复合材料化趋势。
现有技术中,筒体的结构主要包括模具和包覆在模具外表面的外表面结构层。筒体在使用的过程中,会受到2000K的高温燃气烧蚀,作用时间长,这样就会造成筒体容易被损坏,经常需要更换筒体,单个筒体的使用次数少,造成筒体的使用成本高,导致发射成本高的问题。
并且采用这样的筒体结构,筒体的制作工艺复杂,筒体成型的质量差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐烧蚀复合材料发射筒筒体结构,以解决现有技术中存在的,筒体结构采用模具和外表面结构层的方式,使用时,筒体受到高温烧蚀后,容易损坏,造成使用成本高的技术问题。
本发明还提供一种耐烧蚀复合材料发射筒筒体结构的成型方法,以解决现有技术中存在的,筒体的制作工艺复杂,筒体的成型质量差的技术问题。
本发明提供的一种耐烧蚀复合材料发射筒筒体结构,包括模具、内表面耐烧蚀层和外表面结构层;
内表面耐烧蚀层包覆在模具的外表面,外表面结构层包覆在内表面耐烧蚀层的外表面。
进一步的,内表面耐烧蚀层的材料采用耐烧蚀树脂与玻璃布的混合物。
进一步的,耐烧蚀树脂采用改性陶瓷基树脂体系、改性酚醛树脂体系中的任意一种。
进一步的,玻璃布采用高硅氧玻璃布、高强玻璃布中的任意一种。
进一步的,还包括加强层,加强层包覆在外表面结构层的外表面。
进一步的,加强层包括包覆在外表面结构层外表面的加强环筋;
加强环筋的数量为多个。
进一步的,加强层还包括加强纵筋,加强纵筋连接在相邻加强环筋之间;
加强纵筋的数量为多个。
本发明还提供一种耐烧蚀复合材料发射筒筒体结构的成型方法,包括如下步骤:
a.制作耐烧蚀预浸料
将耐烧蚀树脂与玻璃布的混合物按照0.4~0.6:1的比例进行混合,耐烧蚀树脂采用改性陶瓷基树脂体系、改性酚醛树脂体系中的任意一种,玻璃布采用高硅氧玻璃布、高强玻璃布中的任意一种,以制作耐烧蚀预浸料;
b.制作模具
根据模具的外腔尺寸与成型工序的需求,设计加工成型模具,使模具成型;
c.内表面耐烧蚀层成型
将上述耐烧蚀预浸料在模具的外表面缠绕铺层,并进行热压固化,加热温度范围在130℃~180℃之间,加压的压力值在0.3MPa~0.6MPa之间,热压固化时间持续2h,形成内表面耐烧蚀层;
d.制作结构层预浸料
将环氧树脂体系与碳纤维的混合物按照0.4~0.6:1的比例进行混合,以制作结构层预浸料;
e.外表面结构层成型
在内表面耐烧蚀层的外表面继续缠绕结构层预浸料,形成外表面结构层;
f.加强层成型
根据产品的结构设计,在外表面结构层的外表面缠绕加强层,在加强层的外部包覆辅材,使产品成型;
将成型后的产品放置在真空袋内,并抽真空至≤-0.095MPa;
再将抽真空后的产品放入热压罐内进行加温加压固化,固化温度取值范围在130℃~150℃之间,加压的压力值范围在0.3MPa~0.6MPa之间,固化时间的范围在3h~4h之间;
g.产品脱模成型
对产品进行脱模处理;脱模后,对产品进行机加工及装配;最后进行产品的性能考核测试,产品完成。
相对于现有技术,本发明的耐烧蚀复合材料发射筒筒体结构具有以下优势:
本发明的耐烧蚀复合材料发射筒筒体结构,在模具的外表面包覆内表面耐烧蚀层,在内表面耐烧蚀层的外表面包覆外表面结构层,内表面耐烧蚀层的设置,能够有效的改善发射筒在使用过程中,高温燃气对筒体结构的烧蚀,提高了筒体重复使用的次数,降低了发射成本。
相对于现有技术,本发明的耐烧蚀复合材料发射筒筒体结构的成型方法具有以下优势:
本发明依次采用制作耐烧蚀预浸料、制作模具、内表面耐烧蚀层成型、制作结构层预浸料、外表面结构层成型、加强层成型、产品脱模成型等工艺,使内表面耐烧蚀层与外表面结构层一体共固化成型,制作工艺简单,筒体的成型质量好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,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为本发明实施例提供的第一种耐烧蚀复合材料发射筒筒体结构的结构示意图;
图2为本发明实施例提供的第二种耐烧蚀复合材料发射筒筒体结构的结构示意图;
图3为本发明实施例提供的耐烧蚀复合材料发射筒筒体结构的成型方法流程图。
附图标记说明:
100-模具; 200-内表面耐烧蚀层;
300-外表面结构层; 400-加强层;
401-加强环筋; 402-加强纵筋。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1~2所示,本发明提供的一种耐烧蚀复合材料发射筒筒体结构,包括模具100、内表面耐烧蚀层200和外表面结构层300;
内表面耐烧蚀层200包覆在模具100的外表面,外表面结构层300包覆在内表面耐烧蚀层200的外表面。
本发明的一个实施例中,如图1所示,在模具100的外表面包覆内表面耐烧蚀层200,提高模具100的耐烧蚀性能;在内表面耐烧蚀层200的外部包覆外表面结构层300,使内表面耐烧蚀层200与外表面结构层300之间固化成一体的结构;本发明在复合材料发射筒的内筒壁进行耐烧蚀材料的应用,有效的改善了发射筒在使用的过程中,高温燃气对筒体结构的烧蚀,提高了筒体的重复使用次数,降低了发射成本。
进一步的,内表面耐烧蚀层200的材料采用耐烧蚀树脂与玻璃布的混合物。
进一步的,耐烧蚀树脂采用改性陶瓷基树脂体系、改性酚醛树脂体系中的任意一种。
进一步的,玻璃布采用高硅氧玻璃布、高强玻璃布中的任意一种。
本发明的一个实施例中,内表面耐烧蚀层200的材料采用耐烧蚀树脂与玻璃布的混合物,通过设置增强载体,确保内表面耐烧蚀层200不易开裂、脱落,提高了内表面耐烧蚀层200的使用次数。
进一步的,还包括加强层400,加强层400包覆在外表面结构层300的外表面。
本发明的一个实施例中,加强层400焊接在外表面结构层300的外表面,以利用加强层400提高筒体外周面的结构强度。
进一步的,加强层400包括包覆在外表面结构层300外表面的加强环筋401;
加强环筋401的数量为多个。
本发明的一个实施例中,如图1所示,在外表面结构层300的外表面成型多个加强环筋401,多个加强环筋401均布设置,以利用多个均布设置的加强环筋401提高筒体外周面的结构强度;并且筒体外周面的结构强度均布设置,确保外表面结构层300的外表面受力均衡;多个加强环筋401沿着筒体的径向进行支撑固定。
本发明的另一个实施例中,在外表面结构层300的外表面成型多个加强环筋401,多个加强环筋401非均布设置,利用多个加强环筋401提高筒体外周面的结构强度;多个加强环筋401根据筒体外周面的结构强度需求任意设置,确保外表面结构层300的外表面受力强度。
进一步的,加强层400还包括加强纵筋402,加强纵筋402连接在相邻两个加强环筋401之间;
加强纵筋402的数量为多个。
本发明的一个实施例中,如图2所示,在外表面结构层300的外表面成型多个均布设置的加强环筋401,相邻两个加强环筋401之间通过加强纵筋402连接,并且在每两个加强环筋401之间成型多个加强纵筋402,利用多个加强纵筋402沿着筒体的轴线进行支撑固定。
本发明的另一个实施例中,在外表面结构层300的外表面成型多个加强环筋401,相邻两个加强环筋401之间通过加强纵筋402连接,并且在每两个加强环筋401之间成型多个加强纵筋402,多个加强纵筋402的成型位置根据需要任意设置,利用多个加强纵筋402沿着筒体的轴线进行支撑固定。
本发明的耐烧蚀复合材料发射筒筒体结构,将内表面耐烧蚀层200应用在筒体上,可有效的改善发射筒在使用过程中,高温燃气对筒体结构的烧蚀,发射筒导弹发射后,筒体的内壁经过简单的维护、清理残渣后,即可重复使用,提高了筒体的重复使用次数,降低了发射成本。
如图3所示,本发明提供的一种耐烧蚀复合材料发射筒筒体结构的成型方法,包括如下步骤:
a.制作耐烧蚀预浸料
首先,确定内表面耐烧蚀层200的材料种类。
将耐烧蚀树脂与玻璃布的混合物按照0.4~0.6:1的比例进行混合,耐烧蚀树脂采用改性陶瓷基树脂体系、改性酚醛树脂体系中的任意一种,玻璃布采用高硅氧玻璃布、高强玻璃布中的任意一种,以制作耐烧蚀预浸料;
b.制作模具
根据模具的外腔尺寸与成型工序的需求,设计加工成型模具,使模具100成型;
c.内表面耐烧蚀层成型
将上述耐烧蚀预浸料在模具100的外表面缠绕铺层,并进行热压固化,加热温度范围在130℃~180℃之间,加压的压力值在0.3MPa~0.6MPa之间,热压固化时间持续2h,形成内表面耐烧蚀层200;
在本发明的实施例中,耐烧蚀预浸料采用干法缠绕,加热温度值为110℃,加压的压力值为0.2MPa,固化后,才能保证内表面耐烧蚀层200的耐摩擦、耐烧蚀、耐火焰冲刷等性能。
d.制作结构层预浸料
将环氧树脂体系与碳纤维的混合物按照0.4~0.6:1的比例进行混合,以制作结构层预浸料;
e.外表面结构层成型
在内表面耐烧蚀层200的外表面继续缠绕结构层预浸料,形成外表面结构层300;
在本发明的实施例中,结构层预浸料采用湿法缠绕。
f.加强层成型
根据产品的结构设计,在外表面结构层300的外表面缠绕加强层400,在加强层400的外部包覆辅材,使产品成型;
将成型后的产品放置在真空袋内,并抽真空至≤-0.095MPa;
再将抽真空后的产品放入热压罐内进行加温加压固化,固化温度取值范围在130℃~150℃之间,加压的压力值范围在0.3MPa~0.6MPa之间,固化时间的范围在3h~4h之间;
在本发明的实施例中,固化温度为120℃,加压的压力值为0.2MPa,固化时间为3h。
g.产品脱模成型
对产品进行脱模处理;脱模后,对产品进行机加工,去除毛刺等,再进行装配;最后进行产品的性能考核测试,产品完成。
本发明的耐烧蚀复合材料发射筒筒体结构的成型方法,将耐烧蚀功能树脂和高硅氧玻璃布或高强玻璃布增强纤维布制备成预浸料后成型。相比现有技术中普通的耐烧蚀涂层,涂层树脂无增强载体易开裂、脱落,限制了重复使用的次数。本发明的内表面耐烧蚀层200不易开裂、脱离,提高了使用的次数。本发明的耐烧蚀功能树脂和玻璃布制备成预浸料直接在模具表面成型。相比现有技术中普通结构,只是在筒体成型后在内表面二次喷涂或刷涂涂层。本发明的筒体内腔直径、圆度、直线度等由模具保证,内腔型面精度高;耐烧蚀预浸料与结构层一体固化成型,树脂内部聚合反应形式互穿,无二次粘接界面,避免了粘接界面处理的工艺过程,并且提高耐烧蚀性能,增加了重复使用次数。经过试验,本发明应用上述方法的发射筒能够满足以下要求:多次导弹发射过程中,燃气高温烧蚀的要求,2000K高温燃气烧蚀、作用时间小于1秒,重复使用5次的要求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种耐烧蚀复合材料发射筒筒体结构,其特征在于,包括模具(100)、内表面耐烧蚀层(200)和外表面结构层(300);
所述内表面耐烧蚀层(200)包覆在所述模具(100)的外表面,所述外表面结构层(300)包覆在所述内表面耐烧蚀层(200)的外表面。
2.根据权利要求1所述的耐烧蚀复合材料发射筒筒体结构,其特征在于,所述内表面耐烧蚀层(200)的材料采用耐烧蚀树脂与玻璃布的混合物。
3.根据权利要求2所述的耐烧蚀复合材料发射筒筒体结构,其特征在于,所述耐烧蚀树脂采用改性陶瓷基树脂体系、改性酚醛树脂体系中的任意一种。
4.根据权利要求2所述的耐烧蚀复合材料发射筒筒体结构,其特征在于,所述玻璃布采用高硅氧玻璃布、高强玻璃布中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的耐烧蚀复合材料发射筒筒体结构,其特征在于,还包括加强层(400),所述加强层(400)包覆在所述外表面结构层(300)的外表面。
6.根据权利要求5所述的耐烧蚀复合材料发射筒筒体结构,其特征在于,所述加强层(400)包括包覆在所述外表面结构层(300)外表面的加强环筋(401);
所述加强环筋(401)的数量为多个。
7.根据权利要求6所述的耐烧蚀复合材料发射筒筒体结构,其特征在于,所述加强层(400)还包括加强纵筋(402),所述加强纵筋(402)连接在相邻所述加强环筋(401)之间;
所述加强纵筋(402)的数量为多个。
8.一种耐烧蚀复合材料发射筒筒体结构的成型方法,其特征在于,包括如下步骤:
a.制作耐烧蚀预浸料
将耐烧蚀树脂与玻璃布的混合物按照0.4~0.6:1的比例进行混合,耐烧蚀树脂采用改性陶瓷基树脂体系、改性酚醛树脂体系中的任意一种,玻璃布采用高硅氧玻璃布、高强玻璃布中的任意一种,以制作耐烧蚀预浸料;
b.制作模具
根据模具的外腔尺寸与成型工序的需求,设计加工成型模具,使模具(100)成型;
c.内表面耐烧蚀层成型
将上述耐烧蚀预浸料在模具(100)的外表面缠绕铺层,并进行热压固化,加热温度范围在130℃~180℃之间,加压的压力值在0.3MPa~0.6MPa之间,热压固化时间持续2h,形成内表面耐烧蚀层(200);
d.制作结构层预浸料
将环氧树脂体系与碳纤维的混合物按照0.4~0.6:1的比例进行混合,以制作结构层预浸料;
e.外表面结构层成型
在内表面耐烧蚀层(200)的外表面继续缠绕结构层预浸料,形成外表面结构层(300);
f.加强层成型
根据产品的结构设计,在外表面结构层(300)的外表面缠绕加强层(400),在加强层(400)的外部包覆辅材,使产品成型;
将成型后的产品放置在真空袋内,并抽真空至≤-0.095MPa;
再将抽真空后的产品放入热压罐内进行加温加压固化,固化温度取值范围在130℃~150℃之间,加压的压力值范围在0.3MPa~0.6MPa之间,固化时间的范围在3h~4h之间;
g.产品脱模成型
对产品进行脱模处理;脱模后,对产品进行机加工及装配;最后进行产品的性能考核测试,产品完成。
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