[发明专利]大直径发动机壳体石膏芯模成型方法

说明书

本发明涉及火箭发动机工装领域，公开了一种大直径发动机壳体石膏芯模成型方法，包括如下步骤：芯模骨架组装、芯模表面防护、玻璃纤维网格缠绕、环氧树脂固化、配制石膏混合干料、刮制石膏、石膏芯模毛料干燥，最后通过机加成型，制得成型石膏芯模。本发明大直径发动机壳体石膏芯模成型方法，在芯模骨架表面进行玻璃纤维网格缠绕，消除各型板接缝处的变形，有效避免石膏出现裂缝。

技术领域

本发明涉及火箭发动机工装领域，具体涉及一种大直径发动机壳体石膏芯模成型方法。

背景技术

随着航天与航空需求不断增加，发动机壳体轻质量、高强度、稳定性、底成本化、短周期化决定着行业的发展快慢。由于复合材料具有轻质、高强、耐腐蚀、可设计性强等优点，现在已经作为航天与航空发动机的主要原料。

目前，随着运载重量与射程的增加，对于大直径发动机壳体需求日益增加，对于短型大直径发动机可采用砂芯模或者结构强度高的简易石膏芯模，但是对于大长径比的发动机，采用砂芯模会导致成型时重量过大不易操作。而采用石膏芯模时，芯模会受到缠绕导致的压力，重力产生的绕度及旋转过程产生的惯性力，当长径比增加后重力产生的挠度以及旋转过程产生惯性力会导致芯轴与包覆板变形，尤其是在型板对接位置会产生相对变形使石膏开裂，从而导致内绝热层质量问题。

目前已有提高芯轴强度与改性石膏比例的方法来减少裂纹，但这些操作会增加原料成本，且刚性难以保证，所以，大直径发动机壳体石膏成型依然存在着质量难以保证的难题。

发明内容

本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种大直径发动机壳体石膏芯模成型方法，在芯模骨架表面进行玻璃纤维网格缠绕，消除各型板接缝处的变形，有效避免石膏出现裂缝。

为实现上述目的，本发明所设计的大直径发动机壳体石膏芯模成型方法，包括如下步骤：

A)芯模骨架组装：根据大直径发动机壳体内绝热层型面要求设计并制作各金属零件，将已生产的金属零件进行组装，并在外部安装铝合金包覆板，得到芯模骨架；

B)芯模表面防护：使用聚四氟乙烯玻纤胶带无缝隙、褶皱全部覆盖粘贴在芯模骨架前、后封头挡板至赤道线部位，使用聚四氟乙烯带全部覆盖粘贴在芯模骨架直筒段部位，芯模骨架直筒段的聚四氟乙烯带与前、后封头部位的聚四氟乙烯玻纤胶带之间搭接尺寸大于20mm，芯模骨架直筒段的聚四氟乙烯带自身缠绕的搭接尺寸为10～30mm；

C)玻璃纤维网格缠绕：将浸透环氧树脂的玻璃纤维纵向网格缠绕在芯模骨架表面，缠绕次数为1～3次；

D)环氧树脂固化：将缠绕后的芯模骨架放入烘箱按室温→90℃/3h→125℃/2h→150℃/6h进行固化，升温速率为1～2℃/min，随炉冷却致50℃以下，得网格缠绕芯模骨架；

E)配制石膏混合干料：将模型石膏粉、硅酸盐水泥、磷酸盐类缓凝剂按重量比(65.2～70)：(29～34)：(0.8～1.2)均匀混合，得到石膏混合干料；

F)刮制石膏：将石膏混合干料与水按重量比(100～110)：(50～60)加入到石膏喷涂机中搅拌均匀，然后喷在绑有宽15mm、厚3mm扁麻带的网格缠绕芯模骨架表面，得到石膏芯模毛料；

G)石膏芯模毛料干燥：先对石膏芯模毛料自然风干2天，再50℃烘干48h；

H)机加成型：对干燥后的石膏芯模毛料按照设计尺寸进行机加，制得成型石膏芯模。

优选的，所述步骤A)中，所述芯模骨架的绕度变形量＜0.5mm，铝合金包覆板变形量＜3mm。

优选的，所述步骤C)中，环氧树脂为JCBR01树脂。

优选的，所述步骤C)中，每次网格缠绕纱束之间的距离为50～70mm。