[发明专利]一种碳纤维复合材料空间光学镜面高精度复制方法

摘要

本发明一种碳纤维复合材料空间光学镜面高精度复制方法，特别是涉及球冠或类球冠曲面结构、碳纤维增强氰酸树脂复合材料的光学镜面产品，属于先进复合材料技术领域。该光学镜面为大口径球冠凹面结构，该镜面复制工艺根据面型精度和性能要求，经过工艺模拟分析及实验验证，确定合适的氰酸酯/碳纤维预浸料体系，以及预浸料铺放顺序；采用自动铺丝技术实现大尺寸曲面结构光学镜面的预浸丝铺放，精准控制预浸丝的铺放角度，保证全铺层角度的高质量复制；之后将完成铺层的预浸料进热压罐固化，固化得到复制出的高精度光学镜面。复制出镜面的面型精度高，重复一致性高；相对传统光学镜面的制造，复制技术的制造周期短，制造成本低。

主权项

一种碳纤维复合材料空间光学镜面高精度复制方法，其特征在于：具体步骤为：1)根据光学镜面的结构特点和面型精度，在模坯工作面采用高精度打磨抛光技术加工出高精度模具；2)利用数值模拟分析和实验验证的方法，设置光学镜面的准各向同性铺层顺序；根据光学镜面的产品厚度，确定所使用预浸料的厚度及铺层层数；3)预浸料由碳纤维和树脂基体复合而成，采用热熔法制备；采用自动切丝机将预浸料裁切出预浸丝束；4)根据镜面的尺寸，确定铺丝路径的预浸丝束数，预浸丝束宽度在6.4mm～101.6mm之间；将步骤3)制备的预浸丝，采用自动铺丝设备按照同一的路径设定将丝束铺放于模具表面，镜面铺丝路径不变；将每一铺层顺序角度通过旋转模具来实现需要铺放预浸丝层的铺层角度；第一层铺层完成，以及之后每铺贴完3～5层都对铺有预浸料的模具进行抽真空压实；5)若光学镜面厚度≤2mm，按照步骤4)进行操作，得到待固化产品，跳转至步骤6)；若光学镜面厚度＞2mm，当步骤4)完成2/3铺层的镜面进行吸胶，吸胶采用随型外阴模，然后再完成剩余部分的铺层，得到待固化产品；6)将步骤5)得到的待固化产品包覆辅助材料，并固定固化外阴模，然后将产品放入热压罐内，对待固化产品抽真空固化，得到光学镜面。