CN112026199A - 一种复合材料同心发射筒成型方法 - Google Patents

一种复合材料同心发射筒成型方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种复合材料同心发射筒成型方法，包括以下步骤：1）模具准备；2）原料准备；3）内筒烧蚀层铺贴：将玻璃纤维‑酚醛树脂预浸料带张力环向铺贴在模具上，然后打真空袋压实，进热压罐预固化成型，固化冷却后，清理内筒烧蚀层外表面；4）内筒结构层铺贴；5）纵筋粘接；6）纵筋包裹结构层、纵筋防火烧蚀层铺贴；7）外筒防护层、外筒结构层铺贴；8）加装环筋；9）将6）得到的内筒与8）得到的外筒表面清理后进行套装，得到复合材料同心发射筒，本发明制得的发射筒结构更轻，强度更高。

Description

一种复合材料同心发射筒成型方法
技术领域
本发明涉及一种发射筒，特别涉及一种导弹发射筒。
背景技术
发射筒装置发射前支持和保护导弹，通过内部充惰性气体进行保护。所以发射筒在储存状态，需具有良好的气密性，保证筒内惰性气体不泄露。
发射筒还需具有一定的结构强度，转运吊装过程中，可有效保护导弹。
发射时，高温燃气通过内筒从燃气排导通道排出，所以所有接触燃气区域的材料及结构需耐烧蚀；且内筒要求有较高的光洁度，以减少导弹装填及出筒的摩擦力；高速带金属氧化物燃气流对内筒及燃气排导通道有较强的烧蚀冲刷，所以发射使用工况非常严苛。
目前金属同心筒因其密度大，重量超重，已无法满足使用需求，且金属发射筒内筒采用机械加工成型，受成型工艺影响，直线度偏大，如果筒体产生局部变形，将影响导弹出筒。另外导弹发射后的瞬间，筒体温度将达到1000℃以上，海水进入筒内，筒体剧烈降温，易产生变形。
发明内容
本发明的目的是提供一种复合材料同心发射筒成型方法，其结构更轻，强度更高。
本发明的目的是这样实现的：一种复合材料同心发射筒成型方法，所述同心发射筒包括由内而外的内筒烧蚀层、内筒结构层、纵筋、纵筋包裹结构层、纵筋防火烧蚀层、外筒防护层以及外筒结构层，所述成型方法包括以下步骤：
步骤1）模具准备：使用脱模剂处理模具表面；
步骤2）原料准备：准备玻璃纤维-酚醛树脂预浸料、碳纤维-环氧树脂预浸料，室温下冷却6小时以上，裁切待用；
步骤3）内筒烧蚀层铺贴：将玻璃纤维-酚醛树脂预浸料带张力环向铺贴在模具上，然后打真空袋压实，进热压罐预固化成型，固化冷却后，清理内筒烧蚀层外表面；
步骤4）内筒结构层铺贴：将碳纤维-高温环氧树脂预浸料环向铺贴在内筒烧蚀层上，然后打真空袋压实，进热压罐固化成型，固化冷却后，清理内筒结构层外表面；
步骤5）纵筋粘接：对内筒结构层表面纵筋粘接区域进行打磨，将纵筋通过胶粘剂粘接在内筒结构层表面粘接区，低温固化后清理多余胶粘剂，并打磨纵筋外表面；
步骤6）纵筋包裹结构层、纵筋防火烧蚀层铺贴，将碳纤维-环氧树脂预浸料铺贴包裹内筒结构层与纵筋，打真空袋压实；再将玻璃纤维-酚醛树脂预浸料铺贴在纵筋包裹结构层的外表面，打真空袋压实，进热压罐固化成型，脱模后得到内筒；
步骤7）外筒防护层、外筒结构层铺贴：先用玻璃纤维-酚醛树脂预浸料铺贴在模具上形成外筒防护层，再用碳纤维-环氧树脂预浸料铺贴在外筒防护层外周形成外筒结构层，热压罐加压共固化成型；
步骤8）加装环筋：在成型好的外筒外表面加装环筋工装，在环筋工装处采用碳纤维浸胶湿法缠绕，外加热固化成型得到环筋，脱模后得到外筒；
步骤9）将步骤6）得到的内筒与步骤8）得到的外筒表面清理后进行套装，通过胶粘剂粘接在一起，然后加热共固化，得到复合材料同心发射筒。
作为本发明的进一步限定，步骤3）铺贴内筒烧蚀层时，采用顺气流方向搭接铺贴。
作为本发明的进一步限定，步骤3）固化内筒烧蚀层时需在模具的内腔和外部均埋上热电偶，实时监控箱体固化的温度。
作为本发明的进一步限定，步骤5）中纵筋为口字型中空结构，其成型方法为：采用碳纤维浸胶环氧树脂湿法缠绕方形模具，再模压外加热固化成型。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明的内筒烧蚀层、纵筋防火烧蚀层以及外筒防护层采用玻璃纤维-酚醛树脂预浸料，提高防火耐烧蚀性能；铺层采用叠铺工艺解决因复合材料层间性能较弱，在高温气流冲刷下，表层玻璃布增强材料容易被冲刷掉的问题，提高了整体结构的稳定性；内、外筒连接采用共固化成型，增加其结构强度；本发明采用热压罐工艺成型，降低了复合材料孔隙率，提高其气密性能。
附图说明
图1为本发明工艺流程图。
图2为本发明制得的发射筒截面图。
图3为本发明制得的发射筒外部结构示意图。
其中，1内筒烧蚀层，2内筒结构层，3纵筋，4纵筋包裹结构层，5纵筋防火烧蚀层，6外筒防护层，7外筒结构层，8环筋。
具体实施方式
如图1-3所示的一种复合材料同心发射筒成型方法，同心发射筒包括由内而外的内筒烧蚀层1、内筒结构层2、纵筋3、纵筋包裹结构层4、纵筋防火烧蚀层5、外筒防护层6以及外筒结构层7，成型方法包括以下步骤：
步骤1）模具准备：使用丙酮将模具表面清理干净，使用脱模剂处理模具表面3遍以上；
步骤2）原料准备：从冷库中取出玻璃纤维-酚醛树脂预浸料、碳纤维-环氧树脂预浸料，室温下冷却6小时以上，按强度计算的结果，使用自动裁布机将铺层所需的各个角度的预浸料料片剪裁好待用；
步骤3）内筒烧蚀层1铺贴：将玻璃纤维-酚醛树脂预浸料带张力环向铺贴在模具上，采用顺气流方向搭接铺贴，然后打真空袋压实，进热压罐160℃、0.6Mpa预固化成型，固化时需在模具的内腔和外部均埋上热电偶，实时监控箱体固化的温度，固化后，先不脱模，待冷却之后表面进行打磨，使用无水乙醇对表面进行清理，提高界面粘接力；
步骤4）内筒结构层2铺贴：将碳纤维-高温环氧树脂预浸料环向铺贴在内筒烧蚀层1上，然后打真空袋压实，进热压罐180℃、0.6Mpa固化，固化冷却后，清理内筒结构层2外表面；
步骤5）纵筋3粘接：纵筋3为口字型中空结构，其成型方法为：采用碳纤维浸胶环氧树脂湿法缠绕方形模具，再模压外加热160℃固化成型；对内筒结构层2表面纵筋3粘接区域进行打磨，将纵筋3通过胶粘剂粘接在内筒结构层2表面粘接区，低温固化后清理多余胶粘剂，并打磨纵筋3外表面；
步骤6）纵筋包裹结构层4、纵筋防火烧蚀层5铺贴，将碳纤维-环氧树脂预浸料铺贴包裹内筒结构层2与纵筋3，打真空袋压实；再将玻璃纤维-酚醛树脂预浸料铺贴在纵筋包裹结构层4的外表面，打真空袋压实，进热压罐180℃、0.6Mpa固化成型，脱模后得到内筒，铺贴纵筋防火烧蚀层5时采用与步骤3）相反的铺贴方向；
步骤7）外筒防护层6、外筒结构层7铺贴：先用玻璃纤维-酚醛树脂预浸料铺贴在模具上形成外筒防护层6，再用碳纤维-环氧树脂预浸料铺贴在外筒防护层6外周形成外筒结构层7，热压罐180℃、0.6Mpa共固化成型，铺贴外筒防护层6时采用与步骤3）相反的铺贴方向；
步骤8）加装环筋8：在成型好的外筒外表面加装环筋8工装，在环筋8工装处采用碳纤维浸胶湿法缠绕，外加热160℃固化成型得到环筋8，脱模后得到外筒；
步骤9）将步骤6）得到的内筒与步骤8）得到的外筒表面清理后进行套装，通过胶粘剂粘接在一起，然后加热100℃共固化，得到复合材料同心发射筒。
本发明的发射筒内外筒均由复合材料和树脂制备而成，不含任何金属，密度相对较低，达到质量小轻量化的要求；玻璃纤维-酚醛树脂制备的烧蚀层能耐高温，经试验，能经受住2000k的高温粒子流持续时间为0.8s，5次以上的冲刷，不鼓包、不分层，能够多次重复使用；内筒采用预浸料铺贴热压罐成型方式，原料使用的是预浸料，质量可控且性能稳定，降低复合材料的孔隙率，提高其气密性能及强度，保证了内筒光洁度；均匀的压力和温度，保证了内外筒的圆度和质量稳定；玻璃纤维增强材料采用叠铺工艺，增强了材料的层间性能，耐高温高压气流冲刷。内外筒采用套装工装，保证了同心筒的直线度和圆度。
本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种复合材料同心发射筒成型方法，其特征在于，所述同心发射筒包括由内而外的内筒烧蚀层、内筒结构层、纵筋、纵筋包裹结构层、纵筋防火烧蚀层、外筒防护层以及外筒结构层，所述成型方法包括以下步骤：
步骤1）模具准备：使用脱模剂处理模具表面；
步骤2）原料准备：准备玻璃纤维-酚醛树脂预浸料、碳纤维-环氧树脂预浸料，室温下冷却6小时以上，裁切待用；
步骤3）内筒烧蚀层铺贴：将玻璃纤维-酚醛树脂预浸料带张力环向铺贴在模具上，然后打真空袋压实，进热压罐预固化成型，固化冷却后，清理内筒烧蚀层外表面；
步骤4）内筒结构层铺贴：将碳纤维-高温环氧树脂预浸料环向铺贴在内筒烧蚀层上，然后打真空袋压实，进热压罐固化成型，固化冷却后，清理内筒结构层外表面；
步骤5）纵筋粘接：对内筒结构层表面纵筋粘接区域进行打磨，将纵筋通过胶粘剂粘接在内筒结构层表面粘接区，低温固化后清理多余胶粘剂，并打磨纵筋外表面；
步骤6）纵筋包裹结构层、纵筋防火烧蚀层铺贴，将碳纤维-环氧树脂预浸料铺贴包裹内筒结构层与纵筋，打真空袋压实；再将玻璃纤维-酚醛树脂预浸料铺贴在纵筋包裹结构层的外表面，打真空袋压实，进热压罐固化成型，脱模后得到内筒；
步骤7）外筒防护层、外筒结构层铺贴：先用玻璃纤维-酚醛树脂预浸料铺贴在模具上形成外筒防护层，再用碳纤维-环氧树脂预浸料铺贴在外筒防护层外周形成外筒结构层，热压罐加压共固化成型；
步骤8）加装环筋：在成型好的外筒外表面加装环筋工装，在环筋工装处采用碳纤维浸胶湿法缠绕，外加热固化成型得到环筋，脱模后得到外筒；
步骤9）将步骤6）得到的内筒与步骤8）得到的外筒表面清理后进行套装，通过胶粘剂粘接在一起，然后加热共固化，得到复合材料同心发射筒。
2.根据权利要求1所述的一种复合材料同心发射筒成型方法，其特征在于，步骤3）铺贴内筒烧蚀层时，采用顺气流方向搭接铺贴。
3.根据权利要求1所述的一种复合材料同心发射筒成型方法，其特征在于，步骤3）固化内筒烧蚀层时需在模具的内腔和外部均埋上热电偶，实时监控箱体固化的温度。
4.根据权利要求1所述的一种复合材料同心发射筒成型方法，其特征在于，步骤5）中纵筋为口字型中空结构，其成型方法为：采用碳纤维浸胶环氧树脂湿法缠绕方形模具，再模压外加热固化成型。
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