[发明专利]一种喷管扩张段及其成型方法

说明书

本发明提供了一种喷管扩张段及其成型方法，属于复合材料成型技术领域，所述方法包括，获得包括碳布和纤维布缝合在一起的双层材料预制体；将所述双层材料预制体置于模具中并注胶后，在50‑170℃的温度下进行固化处理6‑10h；将所述固化处理后的预制体脱模，获得喷管扩张段。本发明提供的成型方法不需要将高压作用在外侧的胶套上，克服了内层复合材料在成型过程中易出现的分层、开裂、微裂纹等现象，极大改善了双层复合材料制品的内部质量；该方法简单，对设备要求不高，成本低，简单易推广。

技术领域

本发明属于复合材料成型技术领域，尤其涉及一种喷管扩张段及其成型方法。

背景技术

火箭发动机某分系统的喷管扩张段的外形是一端直径大，另一端直径小的喇叭状喷管，其内层为浸渍酚醛的碳布，外层为浸渍酚醛的高硅氧布的双层梯度复合材料，该复合材料的传统成型方式是由碳布和高硅氧布各自制备成酚醛预浸布，再将浸渍酚醛的碳布缠绕在凸模上，然后将浸渍酚醛的高硅氧布缠绕在碳布的外边，最后在高硅氧布外套胶套，置于液压釜内，在高温、高压和真空下固化，最后机械加工成型，从而达到内层抗烧蚀，外层绝热的目的。这种扩张段的成型方法需要将高压作用在外侧的胶套上，因此对设备的要求高，成本高。

发明内容

本发明提供了一种喷管扩张段及其成型方法，以解决传统的缠绕成型方法需要在高压作用下进行成型，造成对设备要求高，从而成本高的技术问题。

一方面，本发明提供了一种喷管扩张段的成型方法，所述方法包括，

获得包括碳布和纤维布缝合在一起的双层材料预制体；

将所述双层材料预制体置于模具中并注胶后，在50-170℃的温度下进行固化处理6-10h；

将所述固化处理后的预制体脱模，获得喷管扩张段。

进一步地，

所述固化处理包括第一加热、第二加热、第三加热、第四加热和第五加热，其中，所述第一加热中，加热温度为85-95℃，保温时间为0.8-1.2h；第二加热中，加热温度为105-115℃，保温时间为1.5-2.5h；第三加热中，加热温度为125-135℃，保温时间为1.5-2.5h；第四加热中，加热温度为145-155℃，保温时间为1.5-2.5h；第五加热中，加热温度为165-175℃，保温时间为1.5-2.5h。

进一步地，所述注胶温度为70-80℃，所述注胶压强为0.1-0.8MPa。

进一步地，所述注胶过程中，注胶压强依次按照0.2MPa-0.4MPa-0.6MPa-0.8MPa的阶梯增加规律执行，每个注胶压强值的执行时间为25-35min。

进一步地，所述获得包括碳布和纤维布缝合在一起的双层材料预制体，包括，

将碳布沿型面逐层铺层，获得内层；

在所述内层外包覆纤维布，并用纤维缝合线将内层和所述内层外包覆的纤维布缝合为一体，获得过渡层；

在过渡层外包覆纤维布，获得连接层；

在所述连接层外包覆纤维布，并用纤维缝合线将所述过渡层、连接层和所述连接层外包裹的纤维布缝合为一体，并进行预处理，获得包括碳布和纤维布缝合在一起的双层材料预制体。

进一步地，所述碳布的宽度为20-110mm，所述内层的厚度为3-14mm，所述过渡层的厚度为1-3mm，所述连接层的厚度为3-5mm。

进一步地，所述缝合方式为如下至少一种：锁式缝合、斜缝缝合、单边缝合和勾连缝合。

进一步地，所述预处理过程中，加热温度为90-110℃，保温时间为1.5-2.5h。

进一步地，所述模具包括凸模和凹模。