[发明专利]用于固体火箭发动机柔性喷管的柔性接头总成及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及固体火箭发动机柔性喷管的零部件，具体地指一种用于固体火箭发动机柔性喷管的柔性接头总成及其制备方法。

背景技术

在固体火箭发动机中需要用到柔性喷管，柔性喷管是一种借助于柔性接头实施喷管摆动、达到推力方向控制目的的摆动喷管，它通常由活动体、固定体、柔性接头总成组成，柔性接头总成是喷管摆动的执行部件。目前，柔性接头总成的常用制备方法采用冷粘方式，即将弹性件组与前法兰体、增强件组、后法兰体一次冷粘而成。由此方法获得的柔性接头总成存在粘结强度较低、在柔性接头总成气密试验检测时易出现密封不良、弹性件组与增强件组之间的粘结面漏气的不足。并且，在摆动试验加载时，弹性件组与增强件组还存在易开裂、粘接失效的缺陷。

发明内容

本发明的目的是为了克服已有技术存在的缺陷，提供一种用于固体火箭发动机柔性喷管的柔性接头总成及其制备方法，该柔性接头总成粘接力度强、密封性良好，其制备方法操作简单、工艺性好、成本较低。

为实现上述目的，本发明的用于固体火箭发动机柔性喷管的柔性接头总成，包括前法兰体和后法兰体，所述前法兰体与后法兰体之间通过弹性件组和增强件组相连，其特殊之处在于：所述弹性件组由相匹配的n+1层同心球环状弹性薄片构成，所述增强件组由相匹配的n层同心球环状刚性薄片构成，n为自然数；所述n+1层同心球环状弹性薄片与n层同心球环状刚性薄片呈交互间隔粘接结构、且与后法兰体一起热硫化粘接形成热粘复合体；所述热粘复合体与前法兰体通过冷胶粘剂粘接形成同球心的连接体。

优选地，所述弹性件组的n+1层同心球环状弹性薄片采用天然橡胶或硅橡胶混炼胶片；所述增强件组的n层同心球环状刚性薄片采用高强度钢、钛合金钢或超高强度钢薄片。

进一步地，所述弹性件组中各薄片的厚度为1.3~2.0mm。

再进一步地，所述增强件组中各薄片的厚度为1.8~2.5mm。

还进一步地，所述自然数n=10。

一种用于固体火箭发动机柔性喷管的柔性接头总成的制备方法，包括如下步骤：

1）按设计要求加工出前法兰体和后法兰体；

2）按设计形状加工好相匹配的n层同心球环状刚性薄片，获得增强件组；

3）按设计形状裁剪好相匹配的n+1层同心球环状弹性薄片，获得弹性件组；

4）对后法兰体的粘接面、增强件组的各个粘接面进行喷砂处理，然后进行脱油污清理，放入烘箱中于66~80℃的温度条件下烘烤30~45min；

5）在烘烤完毕的后法兰体的粘接面、增强件组的各个粘接面涂覆热硫化胶粘剂，再放入烘箱中于45~65℃的温度条件下烘烤30~45min；

6）将再次烘烤完毕的后法兰体与粘接模具固定连接，先将弹性件组中第1层同心球环状弹性薄片粘贴在后法兰体的粘接面上，然后将增强件组中第1层同心球环状刚性薄片粘贴在第1层同心球环状弹性薄片上，再将第2层同心球环状弹性薄片粘贴在第1层同心球环状刚性薄片上，依次类推，直至完成弹性件组第n+1层同心球环状弹性薄片与增强件组中第n层同心球环状刚性薄片的交替粘贴，粘贴时控制弹性件组和增强件组的球环保持同球心；

7）将粘接模具合模后进行热硫化粘接处理，硫化机加热升温至77~83℃，排气3~5次后，加压至9~11Mpa，保压升温至143~148℃，再保温保压硫化60~65min，之后自然冷却至室温，卸掉压力，开启粘接模具，获得由后法兰体、弹性件组和增强件组构成的热粘复合体；

8）对热粘复合体的粘接面进行酸液浸泡处理，然后用水洗涤至pH值=6.5~7.5，再放入烘箱中于35~45℃的温度条件下烘烤30~45min；

9）对前法兰体的粘接面进行喷砂处理，然后进行脱油污清理，放入烘箱中于66~80℃的温度条件下烘烤30~45min；

10）在烘烤后的前法兰体的粘接面涂覆粘胶液，放入烘箱中加热到165~170℃，保温烘烤2~5h；

11）在烘烤后的热粘复合体的粘接面上涂覆胶粘剂，静置10~15min；

12）将热粘复合体放入粘接模具中固定连接，再将前法兰体的粘接面与热粘复合体的粘接面贴合，合模紧固后，放入烘箱中加热到55~65℃，烘烤20~28h出炉，冷却至室温，即可从模具中取出柔性接头总成。

优选地，所述步骤4）和步骤9）中，采用有机溶剂丙酮或二甲苯进行脱油污清理。