一種固體火箭發(fā)動機(jī)絕熱擴(kuò)散段灌注方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種灌注方法，尤其涉及到一種固體火箭發(fā)動機(jī)絕熱擴(kuò)散段灌注方法。
【背景技術(shù)】
[0002]火箭發(fā)動機(jī)絕熱擴(kuò)散段，是將火箭發(fā)動機(jī)內(nèi)部的熱能轉(zhuǎn)化為火箭動能的部件，對發(fā)動機(jī)的總沖量有重要影響。絕熱擴(kuò)散段的燒蝕穩(wěn)定性極大地影響著火箭發(fā)動機(jī)的工作性能甚至影響到火箭飛行的成敗。傳統(tǒng)的碳纖維/酚醛樹脂布帶纏繞制品存在著預(yù)混料層間強(qiáng)度弱等特點，導(dǎo)致其在工作過程中容易發(fā)生剝蝕、薄弱部位燒穿等缺點。
[0003]由于編織增強(qiáng)體中纖維相互扭組與纏結(jié)，其扭曲穩(wěn)定性、抗沖擊性能、剪切強(qiáng)度以及抗層間分離性都優(yōu)于其他形式的增強(qiáng)體，可以有效彌補布帶纏繞制品存在著的增強(qiáng)體層間強(qiáng)度不足等缺點。因而編織增強(qiáng)體是制作火箭發(fā)動機(jī)絕熱擴(kuò)散段的良好材料。
[0004]真空輔助樹脂傳遞模塑(VARTM)是樹脂基復(fù)合材料成型工藝中的一項重要技術(shù)，是從濕法鋪層和注塑工藝演變出來的新型復(fù)合材料成型工藝。與傳統(tǒng)纖維增強(qiáng)樹脂復(fù)合材料相比具有質(zhì)地均勻、性能穩(wěn)定、耐燒蝕性能好等優(yōu)點。
[0005]傳統(tǒng)的VARTM工藝技術(shù)同樣存在著一些不足，如模具密封困難、制品纖維含量低、大面積結(jié)構(gòu)復(fù)雜的模腔內(nèi)樹脂流動不均衡，氣泡缺陷不易排除等。
[0006]采用編織增強(qiáng)體、膨脹軟模加壓VARTM灌注方式生產(chǎn)絕熱擴(kuò)散段能夠彌補以上工藝的不足，制成品滿足產(chǎn)品工藝性能要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種固體火箭發(fā)動機(jī)絕熱擴(kuò)散段灌注方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)的上述不足。
[0008]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0009]本發(fā)明提供了一種固體火箭發(fā)動機(jī)絕熱擴(kuò)散段灌注方法，該方法包括以下步驟:
[0010]將絕熱擴(kuò)散段增強(qiáng)體放置在膨脹硅膠軟模內(nèi)，其中，所述絕熱擴(kuò)散段增強(qiáng)體套裝在金屬陽模上，將復(fù)合陰模套裝在絕熱擴(kuò)散段增強(qiáng)體上；
[0011 ] 對絕熱擴(kuò)散段增強(qiáng)體灌注耐燒蝕樹脂；
[0012]對模具進(jìn)行加熱，膨脹硅膠軟模在加熱過程中膨脹擠壓所述絕熱擴(kuò)散段增強(qiáng)體。
[0013]優(yōu)選的,所述膨脹娃膠軟模為空心圓臺輪廓,小端內(nèi)徑64.5mm?67.5mm,大端內(nèi)徑123mm?126mm,高91mm,厚21mm?24mm ;所述娃膠燒注所用陽模為實心圓臺結(jié)構(gòu)，小端直徑 64.5mm ?67.5mm,大端直徑 123_ ?126mm,高 Qlmnin
[0014]優(yōu)選的，所述膨脹硅膠軟模由以下步驟制作而成:
[0015]液態(tài)硅膠A和液態(tài)硅膠B按照質(zhì)量比為10: I的比例進(jìn)行混合；
[0016]在混合后，放置在真空狀態(tài)下除去硅膠中混雜的空氣；
[0017]將其緩慢注入金屬模具型腔至型腔填滿，室溫靜置固化三天或60°C固化5h，成型為膨脹硅膠軟模；
[0018]固化完成后對陽模進(jìn)行脫模，硅膠軟模不與金屬陰模分離，組合在一起直接構(gòu)成復(fù)合陰模。
[0019]優(yōu)選的，所述絕熱擴(kuò)散段增強(qiáng)體材料可采用石英纖維、玄武巖纖維、莫來石纖維、氧化鋁纖維、硼硅碳氮纖維、碳化硅纖維、碳纖維或高硅氧纖維中的任意一種；所述耐燒蝕樹脂為酚醛樹脂、改性酚醛樹脂、苯并噁嗪樹脂、聚芳基乙炔樹脂、聚硅氮烷樹脂或混合聚娃氮燒樹脂中的任一種。
[0020]優(yōu)選的，所述絕熱擴(kuò)散段增強(qiáng)體為碳纖維增強(qiáng)體或高硅氧纖維增強(qiáng)體，其經(jīng)紗密度為10根/Cm，緯紗密度為3.2根/cm ;或所述絕熱擴(kuò)散段增強(qiáng)體為碳纖維和高硅氧纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)的增強(qiáng)體，采用先用碳纖維編織15mm厚，之后用高硅氧纖維在碳纖維外側(cè)編織5mm的方式制成。
[0021]優(yōu)選的，所述碳纖維為聚丙烯腈基碳纖維。
[0022]優(yōu)選的,所述絕熱擴(kuò)散段增強(qiáng)體的體積密度在0.75g/cm3-0.85g/cm3。
[0023]優(yōu)選的，還包括在復(fù)合陰模外側(cè)安裝壓力表，其最大量程為5Mpa。
[0024]本發(fā)明的有益效果為:1)在VARTM成型過程中使用膨脹硅膠軟模；克服了單純使用VARTM成型工藝中氣泡不易排出、制品纖維含量低等缺陷，提高了絕熱擴(kuò)散段的纖維體積分?jǐn)?shù)、構(gòu)件致密性和表面質(zhì)量，最終提高力學(xué)性能；其中，硅膠軟模的作用是在加熱狀態(tài)下發(fā)生膨脹，對絕熱擴(kuò)散段增強(qiáng)體施加壓力，加壓除去多余樹脂，從而提高纖維含量和構(gòu)件致密性。2)在金屬模具陽模外側(cè)安裝壓力表，可以實時觀察模具內(nèi)部壓力變化。3)減少陽模的分模數(shù)量，提高了模具密封性能和裝配精度，降低模具加工費用。4)本發(fā)明工藝簡單，不需另外增加太多成本，利用現(xiàn)有技術(shù)即可加工成型，有良好的應(yīng)用前景，有利于推廣實施。
【附圖說明】
[0025]下面根據(jù)附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0026]圖1是本發(fā)明實施例所述絕熱擴(kuò)散段與硅膠軟模的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖中:
[0028]1、金屬陽模；2、膨脹硅膠軟模；3、絕熱擴(kuò)散段增強(qiáng)體。
【具體實施方式】
[0029]如圖1所示，本發(fā)明實施例所述的一種固體火箭發(fā)動機(jī)絕熱擴(kuò)散段灌注方法，該方法包括以下步驟:
[0030]將絕熱擴(kuò)散段增強(qiáng)體3放置在膨脹硅膠軟模2內(nèi)，其中，所述絕熱擴(kuò)散段增強(qiáng)體3套裝在金屬陽模I上，將復(fù)合陰模套裝在絕熱擴(kuò)散段增強(qiáng)體3上，所述復(fù)合陰模與絕熱擴(kuò)散段增強(qiáng)體3之間緊密貼合，膨脹硅膠軟模2通過膨脹Λ L對絕熱擴(kuò)散段增強(qiáng)體3施加壓力；
[0031]對絕熱擴(kuò)散段增強(qiáng)體3灌注耐燒蝕樹脂；
[0032]對模具進(jìn)行加熱，膨脹硅膠軟模2在加熱過程中膨脹擠壓所述絕熱擴(kuò)散段增強(qiáng)體3。
[0033]其中的膨脹娃膠軟模2為空心圓臺輪廓，小端內(nèi)徑64.5mm?67.5mm,大端內(nèi)徑123mm?126mm,高91mm,厚21mm?24mm ;娃膠燒注所用陽模為實心圓臺結(jié)構(gòu)，小端直徑64.5mm ?67.5mm,大端直徑 123mm ?126mm,高 Qlmnin
[0034]膨脹硅膠軟模2由以下步驟制作而成:
[0035]液態(tài)硅膠A和液態(tài)硅膠B按照質(zhì)量比為10: I的比例進(jìn)行混合；
[0036]在混合后，放置在真空狀態(tài)下除去硅膠中混雜的空氣；
[0037]將其緩慢注入金屬模具型腔至型腔填滿，室溫靜置固化三天或60°C固化5h，成型為膨脹硅膠軟模2 ；
[0038]固化完成后對金屬陽模I進(jìn)行脫模，硅膠軟模不與金屬陰模分離，組合在一起直接構(gòu)成復(fù)合陰模。
[0039]其中的液態(tài)硅膠A和液態(tài)硅膠B分別為中藍(lán)晨光化工研究設(shè)計院有限公司藍(lán)星(成都)新材料有限公司制作的硅橡膠R-311 (A)和硅橡膠R_311(B);其制作方法具體為:
[0040]I)制作時將R-311⑷和R_311(B)兩種硅膠組分按照質(zhì)量比為10: I的比例進(jìn)行混合。
[0041]2)將R-311 (A)和R-311 (B)兩組分混合完成后，在真空狀態(tài)下除去硅膠中混雜的空氣，以使制得的軟模沒有缺陷。
[0042]3)混合硅膠真空條件下除盡空氣后，將其緩慢注入金屬模具型腔至型腔填滿。室溫靜置固化三天，成型為硅膠軟模。
[0043]4)步驟3)中所述的膨脹硅膠軟模2，固化完成后對陽模進(jìn)行脫模，硅膠軟模不與金屬陰模分離，結(jié)合在一起直接構(gòu)成復(fù)合陰模。
[0044]上述步驟2)中所述的真空狀態(tài)，可以通過真空干燥箱連接真空泵達(dá)到-0.09Mpa的真空度，在此真空度下連續(xù)脫氣30min，便可使硅膠中的空氣脫除，進(jìn)行下一操作步驟。
[0045]上述步驟4)所述的陽模為實心圓臺結(jié)構(gòu)，小端直徑64.5mm?67.5mm,大端直徑1 23mm ?126mm,高 Qlmnin
[0046]經(jīng)上述步驟I)?步驟4)制得的膨脹硅膠軟模2為空心圓臺結(jié)構(gòu)，小端內(nèi)徑64mm ?67.5mm,大端內(nèi)徑 123mm ?126mm,高 91mm,厚 21mm ?24mm。
[0047]其中的絕熱擴(kuò)散段增強(qiáng)體3材料可采用石英纖維、玄武巖纖維、莫來石纖維、氧化鋁纖維、硼硅碳氮纖維、碳化硅纖維、碳纖維或高硅氧纖維中的任意一種；耐燒蝕樹脂為酚醛樹脂、改性酚醛樹脂、苯并噁嗪樹脂、聚芳基乙炔樹脂、聚硅氮烷樹脂或混合聚硅氮烷樹脂中的任一種。
[0048]較佳的，絕熱擴(kuò)散段增強(qiáng)體3為碳纖維增強(qiáng)體或高硅氧纖維增強(qiáng)體，其經(jīng)紗密度為10根/Cm，緯紗密度為3.2根/cm ;或絕熱擴(kuò)散段增強(qiáng)體3為碳纖維和高硅氧纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)的增強(qiáng)體，采用先用碳纖維編織15mm厚，之后用高硅氧纖維在碳纖維外側(cè)編織5mm的方式制成。其中的碳纖維優(yōu)選為聚丙烯腈基碳纖維。絕熱擴(kuò)散段增強(qiáng)體3的體積密度在
0.75g/cm3-0.85g/cm3。
[0049]此外在復(fù)合陰模外側(cè)安裝壓力表,其最大量程為5Mpa。
[0050]上述的固體火箭發(fā)動機(jī)絕熱擴(kuò)散段灌注方法具體為:
[0051]a)準(zhǔn)備模具，VARTM工藝過程中所用金屬陽模I規(guī)格為:小端直徑27.5mm,大端直徑86臟，高91mm。將金屬陽模I安裝在模具底座上。
[0052]b