[发明专利]一种三维多孔防热结构随形制备模具及制备方法

说明书

本发明提供了一种三维多孔防热结构随形制备模具及制备方法，属于防热材料成型技术领域。本发明通过将三维多孔结构预制体铺放在内模板上，在预制体外部铺放导流层，在导流层外部设置柔性外膜层，并使导流层和柔性外膜层在底部沿底板延伸一定宽度，既能够保证导流层和柔性外膜层与预制体外型面贴合完整，又能消除胶液由于扇形传输导致进胶死角，提高胶液浸渍的均匀性；通过抽真空，从底部进胶，由于导流层导流作用，使胶液沿预制体表面由外至内均匀渗透，多余胶液从顶部出胶，解决了由于重力梯度形成的浸渍不均匀问题，同时提高了胶液的利用效率，可以实现各种尺寸跨度、多种曲面构型的整体成形，突破现有成形工艺成形尺寸限制。

技术领域

本发明涉及防热材料成型技术领域，特别提供了一种三维多孔防热结构随形制备模具及制备方法。

背景技术

随着国内外对航天深空探测任务的日益重视，月球探测已经被列入航天先进技术的发展方向，在月球探测任务中，返回舱以第二宇宙速度从月球返回地球时，极高的气动摩擦会在返回舱表面形成超过3000℃的极高温度，防热结构是保护返回舱避免烧毁的唯一有效措施，同时，为了保证返回舱防热结构高可靠性和高精度维形能力，防热结构要求整体成形，不能存在拼接以及异相界面问题。

新一代飞船返回舱防热结构为三维多孔结构，采用了三维纤维增强低密度抗烧蚀多孔材料(参见申请号为201510616845.8)，形成综合性能优异，结构连续性完整的防热结构。这种三维纤维增强低密度抗烧蚀多孔材料一般采用了酚醛树脂溶液浸渍纤维结构的成形方法，经过干燥、固化等过程形成最终结构，这种成形方式能够满足尺寸小于1m的平板状的防热结构成形，但是，对于尺寸超过4m、曲率半径超过2m的新一代飞船返回防热结构，这种三维多孔结构自身刚度较弱，会由于较复杂的大尺寸构型下，形成较大的变形，对最终的产品尺寸精度存在影响，而且，在浸渍过程中，较大的曲率半径导致溶液由于重力梯度会在多孔结构中分布不均匀，影响最终的产品成形质量。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明实施例提供了一种三维多孔防热结构随形制备模具及制备方法，解决了由于重力梯度形成的浸渍不均匀问题，同时提高了胶液的利用效率，可以实现各种尺寸跨度、多种曲面构型的整体成形，突破现有成形工艺成形尺寸限制。

本发明的技术解决方案是：

一种三维多孔防热结构随形制备模具，所述三维多孔结构为非平板结构，所述模具包括底板8、内模板2、导流层3及柔性外膜层4，所述内模板2设置在所述底板8中部，且所述内模板2外型面与所述三维多孔结构预制体1的内型面匹配，用于铺放所述三维多孔结构的预制体1，所述内模板2高度大于所述三维多孔结构的预制体高度1，所述导流层3和柔性外膜层4用于依次层叠覆盖在所述三维多孔结构的预制体1的外表面，且所述导流层3和柔性外膜层4覆盖在所述内模板2与所述三维多孔结构的预制体1形成的台阶处的部位，紧贴所述内模板2外表面，所述导流层3和柔性外膜层4沿所述底板8远离所述三维多孔结构的预制体1的方向具有预设宽度，所述柔性外膜层4与底板8密封连接形成封闭式结构，所述柔性外膜层4设有至少一个进胶嘴6和至少一个出胶嘴7，所述进胶嘴6设置在对应所述底板8的位置，所述出胶嘴7设置在对应所述预制体1最高点位置，浸渍时，先封堵所述进胶嘴6，通过所述出胶嘴7抽真空，然后通过所述进胶嘴6进胶，胶液在所述导流层3导流作用下上升从所述出胶嘴7流出，直到完成浸渍。

在一可选实施例中，所述导流层3为盘管9形成的层状结构，所述盘管9与所述预制体1相邻的一面均布多个胶液通孔，所述进胶嘴6与所述盘管9连通，从所述进胶嘴6注入的胶液流入所述盘管9，从所述胶液通孔渗透到所述三维多孔结构的预制体1。

在一可选实施例中，所述盘管9外径为3～7mm，内径为1～3mm。

在一可选实施例中，所述盘管9表面的胶液通孔的数量为1～5个/cm，直径为1～3mm。