[发明专利]一种耐高温纤维缠绕复合材料壳体的制造方法

权利要求书

1.一种耐高温纤维缠绕复合材料壳体的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1，进行工装和模具的准备；

步骤2，进行石膏层的制备，将石膏粉、聚乙烯醇和水按照重量比为2：（1～2）：1的比例配制石膏，搅拌均匀后将混合完成的石膏铺覆在金属芯模上，使用型面刮板将芯模外形面处理到绝热层的理论内型面；具体内容如下：

步骤2.1，工装和模具的清理：清理模具成型面的残留物，避免划伤模具的成型面，然后用干净的布带浸渍丙酮对模具进行擦拭，清洗影响产品的残渣，之后进行晾干；

步骤2.2，模具的组合与装配：使用模具前需要先装配模具；先将芯轴放在支撑工装上，然后遵循向径向后轴向装配的步骤装配模具部件，装配顺序依次为两端的连接固定法兰、32片模块A、32片模块B、32模块C，按照编号和数模依次装配，避免每个模块的装配位置错误，保证装配后的型面平整、光滑，没有间隙；

步骤3，进行裙模具的准备，具体内容如下：

步骤3.1，裙模具的清理：清理裙模具成型面的残留物，避免划伤模具成型面，然后用干净的布带浸渍少量的丙酮对模具进行擦拭，清洗影响产品的残渣，之后晾干；

步骤3.2，裙模具的组合与装配：裙模具是分瓣组合式模具，使用前需要先装配；按照每个分瓣模块上的编号依次将每个分瓣模块用两个定位销先定位，然后用两个紧固螺栓拧紧在裙模具内筒上，使每个模块紧贴内筒，并且每个模块之间的间隙不得超过模具设计时的公差要求；

步骤4，进行裙的制作；具体内容如下：

步骤4.1，选用T700双马树脂单向预浸料，对从冷库取出来的预浸料进行解冻处理，并对裙模具进行清理；

步骤4.2，裁布机按照设计好的形状、角度、数量对预浸料进行裁剪，并对每一个预浸料进行编号；

步骤4.3，依据工艺指令，在裙模具的相应区域上进行铺层操作，每隔5层进行一次真空压实和吸胶处理；

步骤4.4，铺层结束后，在热压罐中进行固化成型，固化成型的制度为：以2℃/min的速率升温到130℃，保温1个小时，以2℃/min的速率升温到150℃，保温1个小时，以2℃/min的速率升温到180℃，保温1个小时，以2℃/min的速率升温到150℃，保温4个小时，自然降温到60℃以下出模；成型压力0.6MPa；

步骤4.5，固化完成后进行去毛边处理，对型面进行机械加工到相应尺寸；

步骤4.6，脱模后的裙按照图纸要求机械加工相应孔位，并和角盒进行胶螺装配；

步骤5，将芯模中间筒段周围包裹一层聚四氟乙烯脱模布，芯模前段和后段表面则各刷涂一层脱模剂，以方便芯模与橡胶绝热层的分离；具体内容如下：

步骤5.1，工装清理：清理模具成型面的残留物，避免划伤模具成型面，然后用干净的布带浸渍乙酸乙酯对模具进行擦拭，该工装只能用乙酸乙酯清理；

步骤5.2，下料：橡胶绝热层料片按工艺需要设计裁剪，厚度要求：0.5mm≤δ2.0mm；厚度测量：空调间晾置3h，边缘均匀取5点，取平均值；料片采用小于30°斜切口搭接，δ≤2mm无须倒边，δ=2mm，倒边厚度不小于3.5mm，δ=3mm，宽度不小于5.2mm；

步骤5.3，胶黏剂的准备：CH238涂刷在金属铝接头粘贴面上，要求涂刷均匀，CH238涂刷前打磨铝接头1～2遍，涂刷后晾置30min～60min，料片粘贴前，在料片粘贴面和底层表面涂刷J-1，涂刷后3min～10min内完成料片粘接，并且手按实，针刺除泡，未固化的胶粘剂用丙酮清理；

步骤5.4，橡胶绝热层贴片：料片粘接面使用乙酸乙酯清理；乙酸乙酯清理、胶粘剂涂刷后抽风晾置5min～10min；料片粘接以贴片位置、顺序为准；料片搭接5mm～15mm，顺气流粘接；料片粘接过程中及时检查、清除气泡；多层料片粘接时，层间环向搭接边错开不少于100mm；

步骤5.5，固化温度考虑到橡胶绝热层硫化点；采用从室温升温至（110±5）℃，保温2h，以15℃/h的速率升温至（165±5）℃，保温1h，以15℃/h的速率降温至（100±5）℃，自然降温至50℃的温度控制路线；

步骤6，进行橡胶绝热层的制作；具体步骤如下：

步骤6.1，采用5根纱团，每根纱团展开宽度5mm，保证纱团的转速比和张力；缠绕初始张力为40N/股，每两层递减2N，缠绕到第10层时，张力不再减少；

步骤6.2，缠绕总层数为纵向18层，环向8层，缠绕顺序为每缠绕四层纵向后缠绕两层环向；

步骤6.3，缠绕过中需要不断进行表面刮胶，避免树脂过多，控制含胶量；

步骤6.4，进行碳布补强，在筒直段与封头交汇处每隔一个循环手糊一层T300平纹碳布，共铺贴两层；

步骤7，采用环氧树脂、固化剂以及促进剂混合配置成耐高温环氧树脂胶；

步骤8，将碳纤维按照缠绕机穿纱顺序，依次通过出纱口，浸胶辊，再浸润在耐高温环氧树脂胶中；

步骤9，碳纤维缠绕，使用浸润过的碳纤维对橡胶绝热层进行缠绕得到缠绕后的产品，缠绕时采用螺旋交替缠绕的方式进行，缠绕时控制缠绕张力；

步骤10，缠绕完成后，将制作好的裙安装到前后两个上裙工装上，利用上裙工装将制得的裙安装到缠绕后的产品上，根据相关定位关系进行定位固定；

步骤11，上裙成功后，在前后裙接缝处缠绕200mm宽的T300平纹碳布，然后再缠绕8层环向碳纤维，使用5根纱团，缠绕张力为40N/股，直至缠绕到设计的厚度为止，这样得到了复合材料壳体；

步骤12，对复合材料壳体进行固化成型；

步骤13，将固化成型好的复合材料壳体使用卸模工装抽出两端的固定法兰，然后抽出芯轴，最后从两端端口抽出每一块分瓣模具，清除芯模筒段包裹的聚四氟乙烯薄膜，使得壳体内壁清洁干净，经吹干残留的水分，即制造得到耐高温纤维缠绕复合材料壳体。