[发明专利]一种航天器用高性能复合材料弯管成型装置及成型方法

说明书

本发明涉及一种航天器用高性能复合材料弯管成型装置及成型方法，以解决现有的热膨胀模塑法和气胀法成型的空心弯管存在壁厚不均匀、空隙率较高的问题。该航天器用高性能复合材料弯管成型装置，包括上模和下模，上模和下模通过连接件固定；上模和下模上均设置有成型面且彼此合模后围合成柱状的成型腔，下模成型面一端设置有气嘴孔，所述气嘴孔延伸至下模的端部;硬质芯模为柱状结构，硬质芯模上套装有高温尼龙风管，高温尼龙风管上设有气嘴，气嘴位于气嘴孔内。本装置通过对设置在模具与高温尼龙风管之间的预浸料采用热压机加压、加热及高温尼龙风管内通气的方式进行成型。

技术领域

本发明属于航天复合材料加工领域，具体涉及一种航天器用高性能复合材料弯管成型装置及成型方法。

背景技术

现有生产空腹、薄壁高性能复合材料的空心弯管制品工艺通常采用热膨胀模塑法与气胀法。

热膨胀模塑法工作原理是采用不同膨胀系数的模具材料，利用模具受热后体积膨胀产生不同的挤压力，进而对弯管进行加工。热膨胀模塑法的阳模通常是膨胀系数较大的硅橡胶，阴模是膨胀系数较小的金属材料，未固化的弯管放置在阳模和阴模之间。加热时由于阳、阴模的膨胀系数不同，模具产生巨大的变形差异，使弯管在热压下固化。热膨胀模塑法由于无法控制内部压力的大小从而无法确定弯管内部尺寸，导致弯管内壁不光滑、壁厚无法控制、空隙率较高以及弯管难以脱模等问题。

气胀法工作原理是采用气体加压的方式对弯管施加压力，气胀法的阳模是橡胶袋，阴模是金属材料。将未固化的弯管放在阳模和阴模之间，通过给橡胶带加气压，并对产品阳模进行加压加热，使产品在内外压力、加热的状态下固化。气胀法成型的复合材料弯管内腔难以成型、可操作工艺性差，成型的弯管内壁不规则、壁厚不均匀、空隙率较高以及产品整体力学性能下降。

发明内容

本发明的目的是提供一种航天器用高性能复合材料弯管成型装置，以解决现有的热膨胀模塑法和气胀法成型的空心弯管存在壁厚不均匀、空隙率较高的问题。

本发明的第二个目的在于提供上述航天器用高性能复合材料弯管成型方法。

为实现上述第一个目的，本发明的技术解决方案是：

一种航天器用高性能复合材料弯管成型装置，包括上模和下模，上模与下模通过连接件连接；其特殊之处在于，上模和下模上均设置有成型面且彼此合模后围合成柱状的成型腔，下模成型面一端设置有气嘴孔，所述气嘴孔延伸至下模的端部;

还包括硬质芯模，硬质芯模为柱状结构，硬质芯模上套装有高温尼龙风管，高温尼龙风管上设有气嘴，组合后的硅胶芯模与高温尼龙风管位于所述成型腔内,气嘴位于气嘴孔内。

优选的，还包括硅胶芯模，硅胶芯模套装在硬质芯模与高温尼龙风管之间，硅胶芯模与硬质芯模紧密贴合。

优选的，所述下模的成型面两侧设置有溢胶槽。

优选的，所述成型腔、高温尼龙风管、硅胶芯模与硬质芯模的尺寸根据待成型的弯管尺寸设定。

优选的，所述高温尼龙风管和气嘴为可拆卸连接。

优选的，所述上模和下模合模后围合成的成型腔数量为多个。

为实现上述第二个目的，本发明提供的技术方案是，一种航天器用高性能复合材料弯管成型方法，该方法使用上述航天器用高性能复合材料弯管成型装置，包括以下步骤：

S1，将硅胶芯模套装在硬质芯模上，高温尼龙风管套装在硅胶芯模上，并使硅胶芯模与硬质芯模位于高温尼龙风管内部；

S2，将气嘴安装至高温尼龙风管上，并将高温尼龙风管内部抽真空，检测高温尼龙风管无破损、无漏气后，执行步骤S3；

S3，在高温尼龙风管上铺覆设定的复合材料预浸料；