[发明专利]轻质结构砂芯模成型方法

说明书

本发明涉及固体火箭发动机壳体成型技术领域，公开了一种轻质结构砂芯模成型方法，包括如下步骤：分区并制作砂饼成型模具及缠绕芯轴；配制聚乙烯醇水溶液；制作共混砂料；将共混砂料填入砂饼成型模具中并捣实；加热固化；打磨后将砂饼连同所述轴套一起从砂饼成型模具中取出；将每个区域的砂饼依次套装在缠绕芯轴上，并用锁紧螺母压紧，然后将砂饼之间的对接缝填补平整；将组装好的砂芯模机加至所需的尺寸。本发明轻质结构砂芯模成型方法，其重量轻、强度高、制作工艺简单，能够替代复杂的石膏芯模，适用于大尺寸纤维缠绕壳体。

技术领域

本发明涉及固体火箭发动机壳体成型技术领域，具体涉及一种轻质结构砂芯模成型方法。

背景技术

纤维缠绕发动机壳体，在降低壳体重力、提升质量比方面具有较大优势，是国内固体火箭发动机壳体发展的主要方向。但缠绕壳体的成型必须在芯模上进行，常用的芯模有水溶性砂芯模和可拆卸石膏芯模两种。

石膏芯模主要用于大尺寸壳体，芯模内部含有金属骨架，结构十分复杂，工装成本高，生产工艺复杂，脱模时需要人钻入壳体内部拆卸金属骨架，然后将石膏砸碎后取出，不仅在操作上具有较大难度，而且具有较高的安全风险和质量风险。

水溶性砂芯模结构简单，工装成本低，制作工艺简单，脱模时只需要用温水冲洗砂芯模，即可将砂芯模溶解后取出，但由于砂芯模自重较大，强度较低，不适用于大尺寸缠绕壳体，目前主要在小尺寸缠绕壳体上使用。

发明内容

本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种轻质结构砂芯模成型方法，其重量轻、强度高、制作工艺简单，能够替代复杂的石膏芯模，适用于大尺寸纤维缠绕壳体。

为实现上述目的，本发明所设计的轻质结构砂芯模成型方法，包括如下步骤：

轻质结构砂芯模成型方法，其特征在于：包括如下步骤：

A)根据发动机壳体长度尺寸对砂芯模进行分区，然后根据每个区域的尺寸及发动机壳体的直径、前后开口尺寸设计相对应的砂饼成型模具及缠绕芯轴，所述砂饼成型模具包括凹模、设在所述凹模底部的定位盘、套在所述定位盘上的轴套及安装在所述轴套上的减重盘；

B)配制聚乙烯醇水溶液，将聚乙烯醇和水按照1：3～5的质量比混合，加热至90℃～100℃，并用搅拌器搅拌，直至聚乙烯醇水溶液内无粘块；

C)将石英砂于100℃～150℃烘干2h～5h，然后将烘干的石英砂与玻璃纤维、聚乙烯醇水溶液混合，并使用混砂机搅拌均匀，形成共混砂料；

D)在所述步骤A)制得的砂饼成型模具上涂刷脱模剂并晾干，然后将所述步骤C)制得的共混砂料填入砂饼成型模具中并捣实；

E)将填入砂饼成型模具中的共混砂料放入烘箱中加热固化；

F)固化结束后，将每个砂饼上端面打磨修整平整，并与所述凹模边缘平齐，然后将砂饼连同所述轴套一起从砂饼成型模具中取出；

G)将每个区域的砂饼依次套装在缠绕芯轴上，并用锁紧螺母压紧，然后将砂饼之间的对接缝填补平整；

H)将组装好的砂芯模机加至所需的尺寸。

优选的，所述步骤A)中，砂芯模分区按照前封头砂饼、后封头砂饼和位于所述前封头砂饼与后封头砂饼之间的筒段砂饼进行分区，若发动机壳体较长，可设置多个筒段砂饼，所述前封头砂饼、后封头砂饼和筒段砂饼对应前封头砂饼成型模具、后封头砂饼成型模具和筒段砂饼成型模具。