[发明专利]碳纤维复合材料S喇叭制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及馈源系统中的S喇叭制造技术领域，具体为一种碳纤维复合材料S喇叭制造方法。

背景技术

星载天线主要由天线主面、馈源及支撑等部分组成。馈源系统是星载天线的心脏，是微波通信和卫星通讯工程中的重要器件之一，它的质量优劣，直接关系到天线功能的实现。而在保证馈源电气性能的同时，若能大幅度减轻馈源的重量，并应用于星载、机载、车载、船载天线，可有效的降低整个天线系统的总重量，从而大幅提高天线性能。

CFRP(树脂基碳纤维复合材料)以比重小、刚度高、强度高、耐太空环境性能好，成为星载天线构件的理想材料，采用碳纤维复合材料研制的S喇叭可以大幅度减轻馈源的重量，但由于S喇叭是馈源系统的重要零部件之一，是传输电信号的通道，内腔不仅要求很高的光洁度、平面度而且具有很高的精度要求，同时要求内腔导电，即内腔要求金属化。而目前传统的在碳纤维复合材料上喷涂金属实现复合材料表面金属化的工艺实现不了S喇叭内腔的光洁度、平面度以及精度要求。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提出了一种碳纤维复合材料S喇叭制造方法，通过模具的设计和制造、铺层设计、成型工艺、金属化技术等诸多技术研究实现了碳纤维复合材料S喇叭的生产与应用。

本发明的技术方案为：

所述一种碳纤维复合材料S喇叭制造方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：根据S喇叭的设计形状以及尺寸，设计并制造金属成型芯模，其中金属成型芯模的尺寸通过温度补偿法进行设计，并对金属成型芯模表面进行精加工，要求金属成型芯模表面达到S喇叭内腔的光洁度、平面度以及精度要求；

步骤2：金属成型芯模清洗、除油、涂脱模剂后，在金属成型芯模上均匀喷涂转移膜并晾干；再在金属成型芯模表面喷涂金属铝，形成连续的金属层；

步骤3：刷去金属成型芯模表面粉尘后，刷涂胶液，并在金属成型芯模表面铺覆碳纤维预浸料，将碳纤维预浸料预压实后继续铺覆碳纤维预浸料；

步骤4：将金属成型芯模封装、真空热压固化；然后脱模修整，并安装相应的金属接头，得到碳纤维复合材料S喇叭。

有益效果

本发明区别于之前在碳纤维复合材料表面喷涂金属层的方法，通过在精加工的金属成型芯模表面喷涂金属铝，保证了最终得到的碳纤维复合材料S喇叭内腔金属化表面的光洁度、平面度以及精度满足要求。

附图说明

图1：带法兰的S喇叭示意图；

图2：带金属法兰接头的S喇叭示意图；

图3：S喇叭的制造工艺流程。

具体实施方式

下面结合具体实施例描述本发明：

S喇叭的结构有两种形式，一种如图一所示，喇叭的下端口为带有法兰的的正方形，下端为切去四角的正八边形，喇叭呈倒锥形状，内腔要求金属化。另一种是带有金属法兰接头，如图二所示。对于喇叭法向而言，无论是碳纤维铺覆、金属化还是模具设计都是相当难度大的。

S喇叭是传输电信号的通道，内腔不仅要求很高的光洁度、平面度而且具有很高的精度要求，设计要求喇叭内腔尺寸制造公差为±0.1mm，平面度不大于0.1mm，同时要求内腔导电。

本实施例通过模具材料选择、模具结构形式、铺层设计、表面金属化工艺等制造出满足使用要求的碳纤维复合材料S喇叭。具体的步骤为：

步骤1：根据S喇叭的设计形状以及尺寸，设计并制造金属成型芯模，其中金属成型芯模的尺寸通过温度补偿法进行设计，并对金属成型芯模表面进行精加工，要求金属成型芯模表面达到S喇叭内腔的光洁度、平面度以及精度要求。

在CFRP成型过程中，常用的模具材料有铝、钢、CFRP、低膨胀的合金、水泥模等。考虑到设计成本、脱模结构等因素，本实施例选择了LY12铝合金材料。由于S喇叭需要保证内腔尺寸精度及光洁度，外观具有较高的平整度，模具采用了芯模结构形式，在成型时设计了外封装辅助工装(均压板)予以保证外观质量。考虑到脱模和CFRP边缘的整齐，采用了脱模顶出机构和边缘金属围框。需要指出的是铝合金材料具有较高的线膨胀系数(22×10^-6/℃)在CFRP高温成型过程中，铝芯模尺寸会发生变化，这对尺寸要求高的S喇叭极为不利，在设计中我们采用热补偿法，确定芯模尺寸时将铝合金的线膨胀量除去，保证了喇叭尺寸的内腔尺寸精度。