[发明专利]一种无机酚醛气凝胶热防护层的加工方法

说明书

本发明涉及机械加工技术领域，公开了一种无机酚醛气凝胶热防护层的加工方法，包括以下步骤：S1：无机酚醛气凝胶热防护层加工切削刀具与切削温度参数的选择：使用一般切削参数，选用硬质合金刀具进行无机酚醛气凝胶热防护层及叠层加工；S2：无机酚醛气凝胶热防护层加工切削力参数的确定：选取进给速度为F50，转速为S800工艺参数进行叠层钻孔加工；S3：按照步骤S1、S2中确定的加工参数对热防护层进行加工，加工过程中对加工参数进行优化；本申请通过无机酚醛气凝胶热防护层的机械加工工艺研究，以确认加工过程最优切削参数、切削温度、刀具的选用，从而使无机酚醛气凝胶的产品得到良好的实际加工效果。

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，它尤其是一种无机酚醛气凝胶热防护层的加工方法。

背景技术

无机酚醛气凝胶(IPA)作为一种由纳米颗粒交联而成的三维网络结构，以其超低密度，高孔隙率，低热/电导率等优势受到越来越多的关注。

由于无机酚醛气凝胶的孔体积、孔径分布及比表面积等都在可控的范围内，因此拥有较高比表面积和孔隙率，卓越的热学和力学性，成功应用在超级电容器、吸附材料、催化剂载体等方面。无机酚醛气凝胶作为最有前途的新型高效绝热材料之一，已成为航空航天领域的首选材料。

20世纪90年代，美国NASA Ames研究中心以酚醛树脂为基体，碳纤维为增强体，通过聚合物相分离原理，开发了具有多孔结构的低密度烧蚀材料，成功应用于“星尘号”返回舱和“猎户座计划”的大面积热防护结构，开启了多孔材料在太空探索领域的应用。

由于无机酚醛类树脂复合材料层间剪切强度相对较低，脆性大，易掉渣，易变形，机加过程中由于材料特殊性不能使用冷却液，刀具磨损严重，为防止机加过程中材料产生变形对装夹工具要求较高，机加过程与金属材料相比，其走刀过程、吃刀量的控制要求也比较复杂。

发明内容

本发明解决的技术问题是：通过对无机酚醛气凝胶机加(铣削)、叠层加工(铣削、钻孔)进行相关试验，对切削力、切削温度进行了检测，最终确定了无机酚醛气凝胶的最优的机加参数。

本发明的技术解决方案是：一种无机酚醛气凝胶热防护层的加工方法，包括以下步骤：

S1：无机酚醛气凝胶热防护层加工切削刀具与切削温度参数的选择：使用一般切削参数，选用硬质合金刀具进行无机酚醛气凝胶热防护层及叠层加工；

S2：无机酚醛气凝胶热防护层加工切削力参数的确定：选取进给速度为F50，转速为S800工艺参数进行叠层钻孔加工；

S3：按照步骤S1、S2中确定的加工参数对热防护层进行加工，加工过程中对加工参数进行优化。

进一步地，步骤S1中，通过不同刀具对无机酚醛气凝胶进行机械加工试验，从加工表面质量，刀具磨损度、切削温度综合要素评价，来确定切削刀具与切削温度参数。通过工艺试验，可知IPA材料钻削温度较低。并对钻孔、铣削加工后的刀具在超景深显微镜下进行观察，硬质合金铣刀仅有轻微磨损，推断对于IPA材料的铣削钻孔加工，控制切削温度对于提高IPA材料的加工质量具有重要意义。

进一步地，步骤S2中，通过调整无机酚醛气凝胶机械加工时的切削参数，以切削力小于粘合力的20％-40％标准，来确定切削力参数。调整时尽可能的提高转速从而使切削速度达到一定程度，以抑制毛刺，经过试验得知，在进给速度为100mm/min时，转速n＝2000r/min时的轴向力最小，均可将切削力控制在小于粘合力20％-40％范围内。

进一步地，切削力控制在小于粘合力20％-40％时，粘接面积低于不影响粘接强度的最小粘接面积时，采用降低切宽或切深的方法减小切削力。