CN114179393A - 纤维缠绕发动机封头热压罐成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种纤维缠绕发动机封头热压罐成型方法,该方法包括如下步骤:步骤一、人工脱粘层的铺设,步骤二、人工脱粘层的预压,步骤三、尼龙布的铺设,步骤四、金属接头预处理,步骤五、绝热层的铺设,步骤六、热压成型。该成型方法不仅可以克服传统轴向加压不能将人工脱粘层根部分离至赤道线的缺陷,且其成型方法简单、模压次数和工装投入量少、成本低。
Description
技术领域
本发明涉及纤维缠绕发动机壳体绝热层制作技术领域,具体涉及一种纤维缠绕发动机封头热压罐成型方法。
背景技术
纤维缠绕发动机壳体绝热层位于发动机壳体内壁与推进剂药柱之间,可分为前、后封头绝热层和筒身段绝热层三部分。其作为燃烧室壳体的保护层,具有耐高温烧蚀,抗高速热流冲刷及良好的力学性能,防止高温、高压燃气降低壳体强度和危及其结构完整性,对燃烧室壳体起隔热和热防护作用,是保证火箭发动机正常工作的关键组成部分。传统的整体模压方式成型固体火箭发动机复合材料壳体封头具有操作控制简便、尺寸精度容易保证等优点,但由于采用压机模压,存在某些部位受压不均的问题,并且由于受模具及轴向加压方式的限制,无法成型人工脱粘层根部分离线达到赤道处的封头,也就无法降低由于药柱收缩产生的应力影响。
经检索,发明专利CN112497587A公开了一种纤维缠绕发动机封头绝热层成型方法,采用底层单独模压成型-整体成型,将底层放入成型模具中,然后在底层上且位于止裂点以上区域即与盖层粘接区域刷涂胶粘剂并晾干,在底层的刷涂胶粘剂区域上按照盖层厚度和型面进行绝热层胶片贴片,贴片之前,绝热层胶片表面刷涂胶粘剂并晾干,盖层绝热层胶片贴片完成后,整体合模,然后将成型模具放在平板硫化机上硫化。该发明专利虽然解决了传统轴向加压的模压方式不能将人工脱粘层根部分离至赤道线的缺陷,但是其工艺较为复杂,成型时间长、效率低,在生产过程中容易引入杂质,同时模压次数和工装投入量大,成本高。
基于上述情况,本发明提出了一种优化后的纤维缠绕发动机封头热压罐成型方法,可有效解决以上问题。
发明内容
针对上述现有技术不足的问题,本发明提供了一种纤维缠绕发动机封头热压罐成型方法。该成型方法不仅可以克服传统轴向加压不能将人工脱粘层根部分离至赤道线的缺陷,且其成型方法简单、模压次数和工装投入量少、无脱模剂污染界面的问题,并且通过热压罐提供的均匀温度和均匀压力,显著提高了封头表面与内部质量的可靠性及生产效率。
为解决上述技术问题,本发明通过下述技术方案实现:
本发明提供一种纤维缠绕发动机封头热压罐成型方法,所述成型方法包括如下步骤:
步骤一、人工脱粘层的铺设:根据设计厚度在成型模具表面铺设若干层绝热胶片,使得人工脱粘层的根部位置向上延伸出人工脱粘层根部分离线外一定长度形成与绝热层的粘接区;
步骤二、人工脱粘层的预压:将铺层后的人工脱粘层整体包覆在真空袋内,对其进行抽真空预压处理;
步骤三、尼龙布的铺设:按照至少两倍封头面积裁剪得到与封头型面相适配的单层尼龙布,将单层尼龙布与人工脱粘层的粘接区域涂刷胶粘剂,将涂刷后的单层尼龙布粘贴至人工脱粘层表面,将单层尼龙布的未粘接区域以人工脱粘层根部分离线为基准对折,并在人工脱粘层表面形成内外两层互不粘接的尼龙布,同时在其开口处采用耐高温尼龙线进行缝合;
步骤四、金属接头预处理:将金属接头的内、外表面清理干净,并在金属接头内、外表面粘接绝热胶片,然后将粘接有绝热胶片的金属接头放入成型模具中;
步骤五、绝热层的铺设:按照封头各部位绝热层厚度、形状,依次将裁剪得当的绝热胶片在外层尼龙布表面进行贴片,并将绝热层根部与人工脱粘层根部粘接在一起;
步骤六、热压成型:贴片完成后整体合模,用真空袋密封,抽真空后置于热压罐内进行硫化。
优选的是,所述步骤一中,将人工脱粘层根据厚度分为若干层,每层由8~12张扇形绝热胶片组成,采用环向围绕,边缘圆滑过渡的方式进行绝热胶片铺放。
优选的是,所述步骤二中,将封头整体包覆在真空袋内,并采用密封胶条对其进行密封处理,预压成型时间控制在1~2h。
优选的是,所述步骤三中,单层尼龙布采用双向高弹蜂巢结构尼龙布。
优选的是,所述步骤三中,在距离人工脱粘层根部分离线母线长60~80mm处需再次对尼龙布进行缝合。
优选的是,所述步骤四中,金属接头内、外表面需用乙酸乙酯清洗干净并晾干,在清洗干净的金属接头内、外表面涂刷两遍底胶并晾干,再在底胶表面刷涂面胶并晾干;同时,在绝热胶片的粘接面刷涂面胶并晾干。
优选的是,所述步骤五中,每粘贴2~3层绝热胶片即进行一次抽真空预压,时间1~2h。
优选的是,所述步骤六中,热压过程为:启动热压罐,升温至80℃~90℃,保温30~60min,保温结束后加压1MPa~1.5MPa,并排气2~4次,再加压至1MPa~1.5MPa;继续升温至110℃~130℃,排气2~4次;再升温至140℃~160℃,加压至1MPa~1.5MPa,保温90~120min,保温结束后断电降温。
本发明与现有技术相比,具有以下优点及有益效果:
1、本发明的绝热层与人工脱粘层仅需一次热压即可成型,减少了模压次数和工装投入量,有效提高了生产效率,降低了生产成本。
2、本发明采用的双向高弹蜂巢结构设计的单层尼龙布,即可可有效隔绝绝热层与人工脱粘层,其中双向高弹蜂巢结构尼龙布为多孔、疏松的蜂巢结构,具备良好的弹性和导气性,且其在高温高压下材料自身不产生自粘,但能与三元乙丙绝热层有效粘接。
3、本发明采用壳体绝热层封头热压罐成型技术,利用罐内同时提供的均匀温度和均布压力使绝热层硫化成型,其人工脱粘层根部分离线不仅可以达到赤道线处,且粘接牢固可靠。
附图说明
图1为本发明纤维缠绕发动机封头绝热层的纵向剖面视图(右半部省略)。
附图标记:金属接头1,人工脱粘层2,绝热层3,人工脱粘层根部分离线4,粘接区5,尼龙布6。
具体实施方式
为更方便解释该发明,下面结合以下实施例来进一步解释该发明,但并不局限与下面所述的内容。
如图1所示,本发明提供一种纤维缠绕发动机封头热压罐成型方法,所述成型方法包括如下步骤:
步骤一、人工脱粘层2的铺设:根据设计厚度在成型模具表面铺设若干层绝热胶片,使得人工脱粘层的根部位置向上延伸出人工脱粘层根部分离线4(人工脱粘层根部分离线与赤道线在同一纬度)外一定长度形成与绝热层的粘接区5。
较佳地,绝热胶片采用三元乙丙胶片,下同;将人工脱粘层2根据厚度分为若干层,每层由8~12张扇形绝热胶片组成,采用环向围绕,边缘圆滑过渡的方式进行绝热胶片铺放。
步骤二、人工脱粘层2的预压:将铺层后的人工脱粘层2整体包覆在真空袋内,对其进行抽真空预压处理。
较佳地,将封头整体包覆在真空袋内,并采用密封胶条对其进行密封处理,预压成型时间控制在1~2h,可以确保铺层后的人工脱粘层2结构密实、无缺陷及残余气体。
步骤三、尼龙布6的铺设:按照至少两倍封头面积裁剪得到与封头型面相适配的单层尼龙布,将单层尼龙布与人工脱粘层的粘接区域涂刷胶粘剂,将涂刷后的单层尼龙布粘贴至人工脱粘层表面,将单层尼龙布的未粘接区域以人工脱粘层根部分离线为基准对折,并在人工脱粘层表面形成内外两层互不粘接的尼龙布,同时在其开口处采用耐高温尼龙线进行缝合;
较佳地,胶粘剂采用开姆洛克CH238胶粘剂,下同,尼龙布与三元乙丙橡胶绝热层之间的扯离强度≥1.5MPa。其中,将涂刷后的尼龙布按要求粘贴至人工脱粘层表面,要求其型面与封头型面吻合,不能出现起皱、打褶现象。优选的是,单层尼龙布采用双向高弹蜂巢结构尼龙布,弹性模量≥1400MPa。优选的是,在距离人工脱粘层根部分离线母线长60~80mm处需再次对尼龙布进行缝合。
步骤四、金属接头1预处理:将金属接头的内、外表面清理干净,并在金属接头内、外表面粘接绝热胶片,然后将粘接有绝热胶片的金属接头放入成型模具中。
较佳地,金属接头内、外表面需用乙酸乙酯清洗干净并晾干,在清洗干净的金属接头内、外表面涂刷两遍底胶(开姆洛克205)并晾干,再在底胶表面刷涂面胶并晾干;同时,在绝热胶片的粘接面刷涂面胶并晾干。
步骤五、绝热层3的铺设:按照封头各部位绝热层厚度、形状,依次将裁剪得当的绝热胶片在外层尼龙布表面进行贴片,并将绝热层根部与人工脱粘层根部粘接在一起(即形成粘接区5)。
较佳地,每粘贴2~3层绝热胶片即进行一次抽真空预压,时间1~2h。
步骤六、热压成型:贴片完成后整体合模,用真空袋密封,抽真空后置于热压罐内进行硫化。
较佳地,热压过程为:启动热压罐,升温至80℃~90℃,保温30~60min,保温结束后加压1MPa~1.5MPa,并排气2~4次,再加压至1MPa~1.5MPa;继续升温至110℃~130℃,排气2~4次;再升温至140℃~160℃,加压至1MPa~1.5MPa,保温90~120min,保温结束后断电降温。
以上仅是本发明的优选实施方式,应当指出的是,上述优选实施方式不应视为对本发明的限制,本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明的精神和范围内,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种纤维缠绕发动机封头热压罐成型方法,其特征在于,所述成型方法包括如下步骤:
步骤一、人工脱粘层(2)的铺设:根据设计厚度在成型模具表面铺设若干层绝热胶片,使得人工脱粘层(2)的根部位置向上延伸出人工脱粘层根部分离线(4)外一定长度形成与绝热层(3)的粘接区(5);
步骤二、人工脱粘层(2)的预压:将铺层后的人工脱粘层(2)整体包覆在真空袋内,对其进行抽真空预压处理;
步骤三、尼龙布(6)的铺设:按照至少两倍封头面积裁剪得到与封头型面相适配的单层尼龙布,将单层尼龙布与人工脱粘层的粘接区域涂刷胶粘剂,将涂刷后的单层尼龙布粘贴至人工脱粘层表面,将单层尼龙布的未粘接区域以人工脱粘层根部分离线为基准对折,并在人工脱粘层表面形成内外两层互不粘接的尼龙布,同时在其开口处采用耐高温尼龙线进行缝合;
步骤四、金属接头(1)预处理:将金属接头(1)的内、外表面清理干净,并在金属接头(1)内、外表面粘接绝热胶片,然后将粘接有绝热胶片的金属接头(1)放入成型模具中;
步骤五、绝热层(3)的铺设:按照封头各部位绝热层(3)厚度、形状,依次将裁剪得当的绝热胶片在外层尼龙布(6)表面进行贴片,并将绝热层(3)根部与人工脱粘层(2)根部粘接在一起;
步骤六、热压成型:贴片完成后整体合模,用真空袋密封,抽真空后置于热压罐内进行硫化。
2.根据权利要求1所述的纤维缠绕发动机封头热压罐成型方法,其特征在于:所述步骤一中,将人工脱粘层(2)根据厚度分为若干层,每层由8~12张扇形绝热胶片组成,采用环向围绕,边缘圆滑过渡的方式进行绝热胶片铺放。
3.根据权利要求1所述的纤维缠绕发动机封头热压罐成型方法,其特征在于:所述步骤二中,将封头整体包覆在真空袋内,并采用密封胶条对其进行密封处理,预压成型时间控制在1~2h。
4.根据权利要求1所述的纤维缠绕发动机封头热压罐成型方法,其特征在于:所述步骤三中,单层尼龙布采用双向高弹蜂巢结构尼龙布。
5.根据权利要求1所述的纤维缠绕发动机封头热压罐成型方法,其特征在于:所述步骤三中,在距离人工脱粘层根部分离线母线长60~80mm处需再次对尼龙布进行缝合。
6.根据权利要求1所述的纤维缠绕发动机封头热压罐成型方法,其特征在于:所述步骤四中,金属接头(1)内、外表面需用乙酸乙酯清洗干净并晾干,在清洗干净的金属接头(1)内、外表面涂刷两遍底胶并晾干,再在底胶表面刷涂面胶并晾干;同时,在绝热胶片的粘接面刷涂面胶并晾干。
7.根据权利要求1所述的纤维缠绕发动机封头热压罐成型方法,其特征在于:所述步骤五中,每粘贴2~3层绝热胶片即进行一次抽真空预压,时间1~2h。
8.根据权利要求1所述的纤维缠绕发动机封头热压罐成型方法,其特征在于:所述步骤六中,热压过程为:启动热压罐,升温至80℃~90℃,保温30~60min,保温结束后加压1MPa~1.5MPa,并排气2~4次,再加压至1MPa~1.5MPa;继续升温至110℃~130℃,排气2~4次;再升温至140℃~160℃,加压至1MPa~1.5MPa,保温90~120min,保温结束后断电降温。
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2021
- 2021-11-12 CN CN202111341693.7A patent/CN114179393A/zh active Pending
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