[发明专利]纤维缠绕发动机绝热结构的封头绝热层成型方法及其模具

说明书

技术领域

本发明属于纤维缠绕发动机壳体绝热结构的制作领域，具体涉及一种纤维缠绕发动机绝热结构的封头绝热层成型方法及其模具。

背景技术

纤维缠绕发动机壳体绝热层主要由前、后封头(椭球曲面)绝热层以及筒身段(圆柱面)绝热层三部分组成。前、后封头绝热层包括高强铝合金接头、底层片(三元乙丙绝热材料)、盖层(三元乙丙绝热材料)、脱层(底层片与盖层脱开材料)、或抗烧蚀层(碳纤维增强-丁腈/酚醛树脂材料)。

其中：高强铝合金接头的主要作用是保证高强铝合金接头在发动机壳体正常工作时(约8MPa)有足够的强度和刚度，另外，与喷管连接时提供足够的强度和较好的密封性能；

脱层的主要作用是壳体装药收缩时，止裂点向高强铝合金接头方向，盖层与底层片界面完全脱开，目的是防止底层片与壳体缠绕复合层界面免受损坏。

正是由于封头绝热层的这种多种材料结构特性，手工贴片工艺难以保证零件各部分厚度、外形尺寸，绝热材料成型后的内部质量，以及不同材料的层间粘接强度。因此，传统的手工贴片成型工艺很少用于封头部位绝热层制作。

局部模压封头绝热层是指采用模压工艺，将高强铝合金接头、抗烧蚀层以及局部封头绝热材料硫化成部件，其产品外径尺寸较小，模具成本、产品成型及脱模等工艺难度均较低。但是模压件以外的封头其它部位绝热层仍需采用手工贴片工艺成型。

整体模压封头绝热层是将绝热层分型面延伸至椭球长轴面位置，随着封头尺寸的增加，产品的分型、定位、溢胶、脱模、成型工艺难度大大增加。

发明内容

本发明的目的就是针对上述不足，提供一种保证封头绝热层的绝热材料厚度、外形尺寸及内部质量的纤维缠绕发动机绝热结构的封头绝热层成型方法及其模具。

为实现上述目的，本发明所涉及的纤维缠绕发动机绝热结构的封头绝热层成型方法，所述封头绝热层包括盖层及底层，包括如下步骤：

1)采用单独预硫化模压形成预硫化的盖层和预硫化的底层；

其中：采用三元乙丙生胶片硫化模压成型为预硫化的盖层；

预硫化的底层包括高强铝合金接头、脱层和底层片，底层片为三元乙丙生胶片；1a)高强铝合金接头的粘接面涂刷面胶晾干后，再在面胶的表面刷胶粘剂并晾干；1b)在底层片的上表面刷胶粘剂并晾干；1c)将1a)中的高强铝合金接头的下粘接面粘贴于1b)中的底层片的上表面后并一起放入底层成型模具，然后再在高强铝合金接头的上粘接面铺下表面刷有胶粘剂的三元乙丙生胶片进行硫化模压形成预硫化的底层；

2)在整体硫化模具内依次放入预硫化的底层及预硫化的盖层进行整体硫化模压形成封头绝热层；

整体硫化的具体过程为：2a)在步骤1)中预硫化的底层上表面或在预硫化的盖层下表面位于止裂点向直径变小方向涂刷脱模剂或粘贴脱模布；在预硫化的盖层下表面位于止裂点向直径变大方向刷胶粘剂，并或/和在预硫化的底层上表面位于止裂点向直径变大方向刷胶粘剂；2b)将2a)中预硫化的底层、三元乙丙生胶片及2a)中预硫化的盖层依次放入整体成型模具中硫化模压成型为所需封头绝热层。

进一步地，所述封头绝热层的贴片位置为坡口结构，坡口分型面为椭球绝热结构的长轴面外侧附近。

进一步地，所述步骤1)中预硫化的底层还包括抗烧蚀层；将抗烧蚀层的上、下表面刷胶粘剂并晾干，1c)的具体过程为：将1a)中的高强铝合金接头的下粘接面粘贴于1b)中的底层片的上表面后并一起放入底层成型模具，然后在高强铝合金接头的上粘接面铺上、下表面刷有胶粘剂的三元乙丙生胶片，再将抗烧蚀层放在三元乙丙生胶片上表面，最后在抗烧蚀层的上表面放入下表面刷有胶粘剂的三元乙丙生胶片进行硫化模压形成预硫化的底层。

进一步地，所述抗烧蚀层采用的材料是碳纤维增强-丁腈/酚醛树脂材料，进行单独预硫化成型为碳纤维增强-丁腈/酚醛树脂抗烧蚀层。

进一步地，所述步骤1)采用三元乙丙生胶片硫化成型为预硫化的盖层具体硫化过程为：将三元乙丙生胶片放入盖层成型模具内，再将盖层成型模具放在硫化机上，升温至60℃～80℃温度下保温20min～40min，然后加压3MPa～4MPa、并升温至100℃～120℃，排气后再升温至130℃～160℃、加压5MPa～7MPa硫化30min～60min，最后随设备降温至70℃以下出模。