本發(fā)明屬于潛行器天線罩及其制造方法領(lǐng)域。
背景技術(shù):
目前隨著深海資源的勘測和軍事用途的需求,潛行器的探測深度越來越深,巡航速度越來越快,對其整體性能要求也越來越高,而潛行器上安裝的天線防護罩外形上不僅要起到減阻整流的功能,還需滿足天線的透波性能要求,同時罩體必須滿足較為苛刻的耐壓強度要求。
現(xiàn)有潛行器的天線罩多為金屬合金骨架和天線罩外殼通過螺接構(gòu)成的,這類制品重量較大。天線罩外殼和金屬骨架需要各零件離模后進行后續(xù)裝配,由于天線罩外殼自身剛度較差,離模后便容易發(fā)生形變,極大的影響了罩體的整流功能和其他接口的裝配尺寸,所造成天線罩流線形曲面精度不高,影響航行器減阻整流性能從而造成潛行器耗能高和偏航。同時,金屬骨架材料和天線罩材料冷熱膨脹系數(shù)不一致,又采用螺接連接,應(yīng)力集中效應(yīng)對天線罩的結(jié)構(gòu)強度造成很大的安全隱患,金屬連接材料耐海水腐蝕性和絕緣性較差,易出現(xiàn)電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象,這些問題導(dǎo)致天線罩在深海使用過程中出現(xiàn)過罩體破壞的滲漏現(xiàn)象。同時,現(xiàn)有的潛行器天線罩在深海水壓下出現(xiàn)表面層和結(jié)構(gòu)層的層間剝離海水滲入現(xiàn)象,造成了結(jié)構(gòu)層長期浸泡在海水下被腐蝕,嚴(yán)重的影響了罩體的結(jié)構(gòu)性能。此類結(jié)構(gòu)天線罩使用壽命短,可靠性和安全性較低?,F(xiàn)急需一種能滿足這些關(guān)鍵性能指標(biāo)要求的耐壓結(jié)構(gòu)整流天線罩,從而來提高潛行器的整體性能。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有潛行器的天線罩重量較大、流線形曲面精度不高、罩體螺栓連接耐腐蝕性差可靠性低、罩體層間耐水壓性能差、使用壽命短的問題,現(xiàn)提供一種復(fù)合材料耐壓結(jié)構(gòu)整流天線罩及其制造方法。
一種復(fù)合材料耐壓結(jié)構(gòu)整流天線罩包括外殼11支撐結(jié)構(gòu)件12和固定結(jié)構(gòu)件13,
外殼11為流線型曲面端蓋結(jié)構(gòu),外殼11的開口端與潛行器2的艏部表面密封連接,
支撐結(jié)構(gòu)件12為喇叭形,支撐結(jié)構(gòu)件12的大端與外殼11內(nèi)表面固定連接,支撐結(jié)構(gòu)件12的小端與潛行器2的艏部表面固定連接,
固定結(jié)構(gòu)件13為環(huán)形,固定結(jié)構(gòu)件13的外圓周與支撐結(jié)構(gòu)件12的內(nèi)壁固定連接,
支撐結(jié)構(gòu)件12的側(cè)壁與外殼11中軸的夾角范圍為40°至45°,固定結(jié)構(gòu)件13與潛行器2的艏部表面平行,
支撐結(jié)構(gòu)件12和固定結(jié)構(gòu)件13呈一體結(jié)構(gòu)。
一種復(fù)合材料耐壓結(jié)構(gòu)整流天線罩的制造方法包括外殼成型方法、結(jié)構(gòu)件成型方法和外殼與結(jié)構(gòu)件成型方法,外殼成型方法用于制造外殼11,結(jié)構(gòu)件成型方法用于制造支撐結(jié)構(gòu)件12和固定結(jié)構(gòu)件13,外殼與結(jié)構(gòu)件成型方法用于將外殼11、支撐結(jié)構(gòu)件12和固定結(jié)構(gòu)件13固定連接;
外殼成型方法包括以下步驟:
外表面層成型步驟:
在外殼模具4上滾涂一層混有玻璃鱗片的環(huán)氧樹脂膠衣,并在室溫下固化,形成外表面耐老化層107,將液體環(huán)氧樹脂滾涂在外表面耐老化層107表面,然后鋪放表面氈層,再將液體環(huán)氧樹脂滾涂到表面氈層上,排除液體環(huán)氧樹脂滾與表面氈層之間的氣泡,并在室溫下固化,形成外表面短纖維層106;
外表面隔離層成型步驟:
在外表面短纖維層106表面鋪覆5~6層浸潤有液體環(huán)氧樹脂的高強玻璃纖維織物,然后在最上層的高強玻璃纖維織物上鋪放輔材層,對輔材層進行抽真空加壓,待液體環(huán)氧樹脂固化后除去輔材層,形成外表面隔離層105;
結(jié)構(gòu)層成型步驟:
在外表面隔離層105上逐層鋪設(shè)浸潤有液體環(huán)氧樹脂的石英纖維織物,至石英纖維織物鋪層厚度累計至5mm為止,然后在最上層的石英纖維織物鋪層上鋪放輔材層,對輔材層進行抽真空加壓,待液體環(huán)氧樹脂固化后除去輔材層,形成一層結(jié)構(gòu)層104;
重復(fù)上述結(jié)構(gòu)層成型步驟至多層結(jié)構(gòu)層104的厚度累計達到實際需求為止;
內(nèi)表面隔離層成型步驟:
在最上層結(jié)構(gòu)層104的表面鋪覆5~6層浸潤有液體環(huán)氧樹脂的高強玻璃纖維織物,然后在最上層的高強玻璃纖維織物上鋪放輔材層,對輔材層進行抽真空加壓,待液體環(huán)氧樹脂固化后除去輔材層,形成內(nèi)表面隔離層103;
內(nèi)表面層成型步驟:
將液體環(huán)氧樹脂滾涂在內(nèi)表面隔離層103表面,然后鋪放表面氈層,再將液體環(huán)氧樹脂滾涂到表面氈層上,排除液體環(huán)氧樹脂滾與表面氈層之間的氣泡,并在室溫下固化,形成內(nèi)表面短纖維層102,在內(nèi)表面短纖維層102上滾涂一層混有玻璃鱗片的環(huán)氧樹脂膠衣,并在室溫下固化,形成內(nèi)表面耐老化層101;
外殼整體成型步驟:
將外殼模具4上的外殼11按樹脂固化制度進行加溫固化,固化溫度為60~80℃,固化時間大于8小時,完成外殼成型;
結(jié)構(gòu)件成型方法包括:上模成型步驟、下模成型步驟、法蘭模成型步驟和結(jié)構(gòu)件整體成型步驟,
上模成型步驟、下模成型步驟和法蘭模成型步驟均為:
在模具上滾涂一層混有玻璃鱗片的環(huán)氧樹脂膠衣,并在室溫下固化,形成表面耐老化層,將液體環(huán)氧樹脂滾涂在表面耐老化層表面,然后鋪放表面氈層,再將液體環(huán)氧樹脂滾涂到表面氈層上,排除液體環(huán)氧樹脂滾與表面氈層之間的氣泡,并在室溫下固化,形成表面短纖維層;
在表面短纖維層表面鋪覆5~6層浸潤有液體環(huán)氧樹脂的高強玻璃纖維織物,然后在最上層的高強玻璃纖維織物上鋪放輔材層,對輔材層進行抽真空加壓,待液體環(huán)氧樹脂固化后除去輔材層,形成表面隔離層;
結(jié)構(gòu)層成型步驟:在表面隔離層上逐層鋪設(shè)浸潤有液體環(huán)氧樹脂的碳纖維織物,至碳纖維織物鋪層厚度累計至5mm為止,然后在最上層的碳纖維織物上鋪放輔材層,對輔材層進行抽真空加壓,待液體環(huán)氧樹脂固化后除去輔材層,形成一層結(jié)構(gòu)層;
重復(fù)上述結(jié)構(gòu)層成型步驟至多層結(jié)構(gòu)層的厚度累計達到實際需求厚度為止,獲得纖維鋪層;
結(jié)構(gòu)件整體成型步驟為:
將上模纖維鋪層和下模纖維鋪層進行合模,上模纖維鋪層端部和下模纖維鋪層端部之間形成“v”形空腔,利用碳纖維絲束將“v”形空腔填平,并將法蘭模纖維鋪層鋪放到上模纖維鋪層和下模纖維鋪層的端部,在上模、下模和法蘭模外表面鋪設(shè)輔材層,并對輔材層進行真空加壓,將結(jié)構(gòu)件整體置于固化爐內(nèi),按樹脂固化制度進行加溫固化,固化溫度為60~80℃,固化時間大于8小時,固化結(jié)束后對結(jié)構(gòu)件脫模,完成結(jié)構(gòu)件成型;
外殼與結(jié)構(gòu)件成型方法包括:
利用定位工裝將外殼11、支撐結(jié)構(gòu)件12和固定結(jié)構(gòu)件13定位至裝配位置,然后對待連接部分的間隙進行膠接補強,使得外殼11、支撐結(jié)構(gòu)件12和固定結(jié)構(gòu)件13成型為一體結(jié)構(gòu),完成外殼與結(jié)構(gòu)件成型,對外殼11進行脫模,獲得復(fù)合材料耐壓結(jié)構(gòu)整流天線罩。
本發(fā)明的有益效果是:提供了一種復(fù)合材料耐壓結(jié)構(gòu)整流天線罩及其制造方法,能夠使其內(nèi)部設(shè)備在結(jié)構(gòu)殼體的防護下正常工作,碳纖維復(fù)合材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)件極大的減輕了天線罩自重,同時一體成型的高精度流線形曲面,降低了潛行器航行能耗;天線罩內(nèi)設(shè)置的正壓氣體密封艙,顯著的提高了罩體的耐壓承載能力和密封性,從而增大了設(shè)備使用時的安全系數(shù)和可靠性;材質(zhì)層采用多種功能材料、多層復(fù)合結(jié)構(gòu),顯著的提高耐腐蝕性能和天線罩使用壽命。
附圖說明
圖1為潛行器外形結(jié)構(gòu)示意圖,其中1表示天線罩,2表示潛行器;
圖2為具體實施方式一所述的一種復(fù)合材料耐壓結(jié)構(gòu)整流天線罩的側(cè)剖視圖;
圖3為圖2的右視圖;
圖4為具體實施方式四所述的材質(zhì)層的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖5為具體實施方式六所述的外殼成型方法的流程示意圖,其中,(a)為結(jié)構(gòu)層表面鋪覆多層纖維織物時的示意圖,(b)為內(nèi)多層纖維織物上鋪放輔材層時的結(jié)構(gòu)示意圖,(c)為外殼成型完畢時的示意圖;
圖6為具體實施方式六所述的結(jié)構(gòu)件成型方法的流程示意圖,其中,(a)為上模纖維鋪層和下模纖維鋪層進行合模的示意圖,301為上模模具、302為模具排氣孔、303為上模纖維鋪層、304為下模纖維鋪層、305為下模模具、306為法蘭模纖維鋪層、307為碳纖維絲束,(b)為法蘭模纖維鋪層合模到上模纖維鋪層和下模纖維鋪層的端部的示意圖,308為法蘭模模具,(c)為在上模、下模和法蘭模外表面鋪設(shè)輔材層的示意圖;
圖7為具體實施方式六所述的對待連接的部分進行膠接補強的示意圖,其中401表示結(jié)構(gòu)粘接膠、402表示補強表面層、403表示補強隔離層、404表示補強結(jié)構(gòu)層。
具體實施方式
為了提高耐壓結(jié)構(gòu)整流天線罩的一些關(guān)鍵性能,利用以下具體實施方式提出一種新型耐壓結(jié)構(gòu)整流天線罩及其制造方法。
具體實施方式一:參照圖1至圖3具體說明本實施方式,本實施方式所述的一種復(fù)合材料耐壓結(jié)構(gòu)整流天線罩1包括外殼11、支撐結(jié)構(gòu)件12和固定結(jié)構(gòu)件13,
外殼11為流線型曲面端蓋結(jié)構(gòu),外殼11的開口端與潛行器2的艏部表面密封連接,
支撐結(jié)構(gòu)件12為喇叭形,支撐結(jié)構(gòu)件12的大端與外殼11內(nèi)表面固定連接,支撐結(jié)構(gòu)件12的小端與潛行器2的艏部表面固定連接,
固定結(jié)構(gòu)件13為環(huán)形,固定結(jié)構(gòu)件13的外圓周與支撐結(jié)構(gòu)件12的內(nèi)壁固定連接,
支撐結(jié)構(gòu)件12的側(cè)壁與外殼11中軸的夾角范圍為40°至45°,固定結(jié)構(gòu)件13與潛行器2的艏部表面平行,
支撐結(jié)構(gòu)件12和固定結(jié)構(gòu)件13呈一體結(jié)構(gòu)。
本實施方式中,外殼11扣接在潛行器2的艏部表面,即:密封裝配平面;外殼11、支撐結(jié)構(gòu)件12與固定結(jié)構(gòu)件13合圍的空間為設(shè)備安裝常壓倉;外殼11、密封裝配平面與固定結(jié)構(gòu)件13合圍的空間為正壓氣體密封艙,氣壓值為0.1~0.15mpa,其目的是為了提高罩體的外部耐壓承載能力和密封性。外殼11、支撐結(jié)構(gòu)件12和固定結(jié)構(gòu)件13的結(jié)構(gòu)形式通過力學(xué)模擬軟件進行優(yōu)化設(shè)計,外殼體在外形上起到減阻整流的功能;支撐結(jié)構(gòu)件12起到外殼11與潛行器2連接并支撐外殼的作用;固定結(jié)構(gòu)件13起到固定天線和補強支撐結(jié)構(gòu)件12的作用。本實施方式保證了外殼11的流線型曲面精度和結(jié)構(gòu)強度,使整體結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)強度滿足耐壓性能要求。
在實際應(yīng)用時,包括外殼11的開口端設(shè)有一圈密封圈槽14,外殼11的開口端與潛行器2的艏部表面之間設(shè)有密封圈,保證密封結(jié)構(gòu)。
具體實施方式二:本實施方式是對具體實施方式一所述的一種復(fù)合材料耐壓結(jié)構(gòu)整流天線罩作進一步說明,本實施方式中,支撐結(jié)構(gòu)件12的側(cè)壁為支撐結(jié)構(gòu)件12的腹板22,
支撐結(jié)構(gòu)件12的兩端分別固定一個翼板21,
位于腹板22大端的翼板21為喇叭形,位于腹板22小端的翼板21為圓環(huán)形。
具體實施方式三:參照圖4具體說明本實施方式,本實施方式是對具體實施方式一所述的一種復(fù)合材料耐壓結(jié)構(gòu)整流天線罩作進一步說明,本實施方式中,外殼11、支撐結(jié)構(gòu)件12和固定結(jié)構(gòu)件13的材質(zhì)層結(jié)構(gòu)相同,材質(zhì)層由外向內(nèi)依次為外表面層、外表面隔離層105、結(jié)構(gòu)層104、內(nèi)表面隔離層103、內(nèi)表面層,
外表面層由外向內(nèi)依次為外表面耐老化層107、外表面短纖維層106,
內(nèi)表面層由外向內(nèi)依次為內(nèi)表面短纖維層102、內(nèi)表面耐老化層101。
本實施方式中,外殼11、支撐結(jié)構(gòu)件12和固定結(jié)構(gòu)件13的材料均為高強玻璃纖維織物或碳纖維織物與環(huán)氧樹脂的復(fù)合材料。所述復(fù)合材料具有良好的力學(xué)性能、耐腐蝕性能和比重輕的特性。
外表面隔離層105和內(nèi)表面隔離層103均采用高強玻璃纖維織物和高溫固化的環(huán)氧樹脂基體成型,厚度均勻,且厚度為0.26-0.3mm。所述材料具有較好的力學(xué)強度,同時具備良好的絕緣和耐腐蝕性能。
外殼11的結(jié)構(gòu)層104采用石英纖維織物和高溫固化的環(huán)氧樹脂基體成型,外殼11的結(jié)構(gòu)層104厚度根據(jù)電性能和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計厚度為10-18mm。石英纖維和高溫固化的環(huán)氧樹脂基體成型材料不僅結(jié)構(gòu)強度滿足設(shè)計要求,同時該材料具有非常優(yōu)良的電磁透波性能,可以滿足天線工作的電性能指標(biāo)要求。
支撐結(jié)構(gòu)件12和固定結(jié)構(gòu)件13的結(jié)構(gòu)層104采用碳纖維織物和高溫固化的環(huán)氧樹脂基體成型,內(nèi)部結(jié)構(gòu)件根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計厚度為8-12mm。碳纖維織物和高溫固化的環(huán)氧樹脂基體成型材料不僅結(jié)構(gòu)強度滿足設(shè)計要求,同時該材料比重僅為1.6,是鋼比重的五分之一,是輕質(zhì)高強首選的材料。
外表面層、外表面隔離層105和內(nèi)表面隔離層103、內(nèi)表面層所用的材料和厚度均相同,能夠防止結(jié)構(gòu)層104兩側(cè)所用材料性質(zhì)不同使該夾層結(jié)構(gòu)內(nèi)存在不同內(nèi)應(yīng)力,造成產(chǎn)品出現(xiàn)彎曲變形現(xiàn)象。
具體實施方式四:本實施方式是對具體實施方式三所述的一種復(fù)合材料耐壓結(jié)構(gòu)整流天線罩作進一步說明,本實施方式中,外表面耐老化層107為中溫固化的環(huán)氧樹脂膠衣層,環(huán)氧樹脂膠衣層內(nèi)混有玻璃鱗片結(jié)構(gòu),環(huán)氧樹脂膠衣與玻璃鱗片的體積比為5:1,外表面耐老化層107的厚度是均勻的,且厚度為0.15-0.2mm。
本實施方式中,所述的外表面層由外表面耐老化層107和外表面短纖維層106構(gòu)成。外表面耐老化層107采用中溫固化的環(huán)氧樹脂膠衣和與之體積比20%的玻璃鱗片復(fù)合材料層,厚度均勻為0.15-0.2mm,是不含纖維的富樹脂層。環(huán)氧樹脂膠衣的耐腐蝕性能優(yōu)良,而均勻混入玻璃鱗片結(jié)構(gòu)剖面類似磚墻結(jié)構(gòu),形成了多層玻璃鱗片的隔離層,極大的提高了天線罩外殼體的耐化學(xué)腐蝕性;外表面短纖維層106厚度均勻為0.15-0.2mm,采用短纖維氈層和中溫固化的環(huán)氧樹脂基體成型,該層可使成型表面降低孔隙率更加密實,同時對耐老化層和后續(xù)的外表面隔離層105具有良好的粘接過度作用,防止深海水壓對內(nèi)部結(jié)構(gòu)層104的形成的剝離破壞。
具體實施方式五:本實施方式是對具體實施方式一所述的一種復(fù)合材料耐壓結(jié)構(gòu)整流天線罩作進一步說明,本實施方式中,
支撐結(jié)構(gòu)件12的另一端與潛行器2的艏部表面之間通過預(yù)埋金屬連接件固定連接,
固定結(jié)構(gòu)件13上設(shè)有預(yù)埋金屬連接件,用于固定天線基座。
具體實施方式六:參照圖5至圖7具體說明本實施方式,具體實施方式一所述的一種復(fù)合材料耐壓結(jié)構(gòu)整流天線罩的制造方法,該方法包括外殼成型方法、結(jié)構(gòu)件成型方法和外殼與結(jié)構(gòu)件成型方法,外殼成型方法用于制造外殼11,結(jié)構(gòu)件成型方法用于制造支撐結(jié)構(gòu)件12和固定結(jié)構(gòu)件13,外殼與結(jié)構(gòu)件成型方法用于將外殼11、支撐結(jié)構(gòu)件12和固定結(jié)構(gòu)件13固定連接;
外殼成型方法包括以下步驟:
外表面層成型步驟:
在外殼模具4上滾涂一層混有玻璃鱗片的環(huán)氧樹脂膠衣,并在室溫下固化,形成外表面耐老化層107,其中玻璃鱗片與環(huán)氧樹脂膠衣的體積比為1:4,且外表面耐老化層107的厚度為0.15-0.2mm,將液體環(huán)氧樹脂滾涂在外表面耐老化層107表面,然后鋪放30g/m2的表面氈層,再將液體環(huán)氧樹脂滾涂到表面氈層上,利用針刺滾排除液體環(huán)氧樹脂滾與表面氈層之間的氣泡,并在室溫下固化,形成外表面短纖維層106,其中液體環(huán)氧樹脂中的樹脂含量為270g/m2,外表面短纖維層106的厚度為0.2-0.3mm;
外表面隔離層成型步驟:
在外表面短纖維層106表面鋪覆5~6層浸潤有液體環(huán)氧樹脂的高強玻璃纖維織物,然后在最上層的高強玻璃纖維織物上鋪放輔材層,對輔材層進行抽真空加壓,待液體環(huán)氧樹脂固化后除去輔材層,形成外表面隔離層105,其中每層高強玻璃纖維織物的厚度為0.2mm,所述輔材層由下向上依次為:隔離膜201、吸膠層202、導(dǎo)氣層203和真空袋膜204,所述真空袋膜204上設(shè)有導(dǎo)氣嘴205,通過導(dǎo)氣嘴205連接真空系統(tǒng)進行抽真空,輔材層邊緣貼有密封膠條206,抽真空加壓的壓力值小于-0.095mpa;
結(jié)構(gòu)層成型步驟:
在外表面隔離層105上逐層鋪設(shè)浸潤有液體環(huán)氧樹脂的石英纖維織物,至石英纖維織物鋪層厚度累計至5mm為止,然后在最上層的石英纖維織物鋪層上鋪放輔材層,對輔材層進行抽真空加壓,待液體環(huán)氧樹脂固化后除去輔材層,形成一層結(jié)構(gòu)層104;
重復(fù)上述結(jié)構(gòu)層成型步驟至多層結(jié)構(gòu)層104的厚度累計達到實際需求為止;
內(nèi)表面隔離層成型步驟:
在最上層結(jié)構(gòu)層104的表面鋪覆5~6層浸潤有液體環(huán)氧樹脂的高強玻璃纖維織物,然后在最上層的高強玻璃纖維織物上鋪放輔材層,對輔材層進行抽真空加壓,待液體環(huán)氧樹脂固化后除去輔材層,形成內(nèi)表面隔離層103,如圖5(a)所示,其中每層高強玻璃纖維織物的厚度為0.2mm,如圖5(b)所示;
內(nèi)表面層成型步驟:
將液體環(huán)氧樹脂滾涂在內(nèi)表面隔離層103表面,然后鋪放30g/m2的表面氈層,再將液體環(huán)氧樹脂滾涂到表面氈層上,利用針刺滾排除液體環(huán)氧樹脂滾與表面氈層之間的氣泡,并在室溫下固化,形成內(nèi)表面短纖維層102,其中液體環(huán)氧樹脂中的樹脂含量為270g/m2,外表面短纖維層106的厚度為0.2-0.3mm,在內(nèi)表面短纖維層102上滾涂一層混有玻璃鱗片的環(huán)氧樹脂膠衣,并在室溫下固化,形成內(nèi)表面耐老化層101,其中玻璃鱗片與環(huán)氧樹脂膠衣的體積比為1:4,且內(nèi)表面耐老化層101厚度為0.15-0.2mm;
外殼整體成型步驟:
將外殼模具4上的外殼11按樹脂固化制度進行加溫固化,固化溫度為60~80℃,固化時間大于8小時,完成外殼成型,如圖5(c)所示;
結(jié)構(gòu)件成型方法包括:上模成型步驟、下模成型步驟、法蘭模成型步驟和結(jié)構(gòu)件整體成型步驟,
上模成型步驟、下模成型步驟和法蘭模成型步驟均為:
在模具上滾涂一層混有玻璃鱗片的環(huán)氧樹脂膠衣,并在室溫下固化,形成表面耐老化層,其中玻璃鱗片與環(huán)氧樹脂膠衣的體積比為1:4,且表面耐老化層厚度為0.15-0.2mm;
將液體環(huán)氧樹脂滾涂在表面耐老化層表面,然后鋪放30g/m2的表面氈層,再將液體環(huán)氧樹脂滾涂到表面氈層上,利用針刺滾排除液體環(huán)氧樹脂滾與表面氈層之間的氣泡,并在室溫下固化,形成表面短纖維層,其中液體環(huán)氧樹脂中的樹脂含量為270g/m2,表面短纖維層的厚度為0.2-0.3mm;
在表面短纖維層表面鋪覆5~6層浸潤有液體環(huán)氧樹脂的高強玻璃纖維織物,然后在最上層的高強玻璃纖維織物上鋪放輔材層,對輔材層進行抽真空加壓,待液體環(huán)氧樹脂固化后除去輔材層,形成表面隔離層,其中每層高強玻璃纖維織物的厚度為0.2mm;
結(jié)構(gòu)層成型步驟:在表面隔離層上逐層鋪設(shè)浸潤有液體環(huán)氧樹脂的碳纖維織物,至碳纖維織物鋪層厚度累計至5mm為止,然后在最上層的碳纖維織物上鋪放輔材層,對輔材層進行抽真空加壓,待液體環(huán)氧樹脂固化后除去輔材層,形成一層結(jié)構(gòu)層;
重復(fù)上述結(jié)構(gòu)層成型步驟至多層結(jié)構(gòu)層的厚度累計達到實際需求厚度為止,獲得纖維鋪層;
結(jié)構(gòu)件整體成型步驟為:
將上模纖維鋪層和下模纖維鋪層進行合模,上模纖維鋪層端部和下模纖維鋪層端部之間形成“v”形空腔,利用碳纖維絲束將“v”形空腔填平,如圖6(a)所示,并將法蘭模纖維鋪層鋪放到上模纖維鋪層和下模纖維鋪層的端部,如圖6(b)所示,在上模、下模和法蘭模外表面鋪設(shè)輔材層,并對輔材層進行真空加壓,真空壓力值小于0.095mpa,如圖6(c)所示,將結(jié)構(gòu)件整體置于固化爐內(nèi),按樹脂固化制度進行加溫固化,固化溫度為60~80℃,固化時間大于8小時,固化結(jié)束后對結(jié)構(gòu)件脫模,完成結(jié)構(gòu)件成型;
外殼與結(jié)構(gòu)件成型方法包括:
利用定位工裝將外殼11、支撐結(jié)構(gòu)件12和固定結(jié)構(gòu)件13定位至裝配位置,且外殼11、支撐結(jié)構(gòu)件12和固定結(jié)構(gòu)件13相互之間待連接部分的間隙為2~3mm,然后對待連接部分的間隙進行膠接補強,如圖7所示,使得外殼11、支撐結(jié)構(gòu)件12和固定結(jié)構(gòu)件13成型為一體結(jié)構(gòu),完成外殼與結(jié)構(gòu)件成型,對外殼11進行脫模,獲得復(fù)合材料耐壓結(jié)構(gòu)整流天線罩。
本實施方式結(jié)構(gòu)層成型步驟中,過厚的鋪層會導(dǎo)致基層內(nèi)部積存的氣泡不易排出,所以石英纖維織物鋪層厚度累計為5mm進行一次真空加壓,便于排除內(nèi)部存在的氣泡和余富的樹脂,使產(chǎn)品更加密實且厚度均勻。待樹脂固化后去除輔材層,按上述操作方法繼續(xù)鋪放剩結(jié)構(gòu)層104直至厚度滿足設(shè)計要求。其中外殼11頂部為透波區(qū),厚度為10mm,外殼邊緣為結(jié)構(gòu)補強區(qū),厚度為18mm,每層石英纖維織物的厚度為0.2mm。
整體成型步驟是為了按樹脂使用要求使樹脂的固化度、強度和性能達到設(shè)計要求。
天線罩外殼體和內(nèi)部結(jié)構(gòu)件及內(nèi)部結(jié)構(gòu)件相互間的定位、固定前,保持天線罩外殼體不脫離模具,進行組裝定位內(nèi)部結(jié)構(gòu)件,如此設(shè)計,是為了防止成型的外殼體自身剛度不足脫離模具后裝配易發(fā)生變形,同時可以利用模具為定位平臺和尺寸參考基準(zhǔn)。
定位、固定工藝,是利用外殼體模具作為定位平臺和尺寸參考基準(zhǔn),同時利用定位工裝將各結(jié)構(gòu)件調(diào)整于設(shè)計的相對空間位置上,再進行固定,此時結(jié)構(gòu)件與外殼體間的間隙和各結(jié)構(gòu)件間的間隙為2~3mm。如此設(shè)計,先定位并固定然后膠接的工藝,可以有效的保證結(jié)構(gòu)件的安裝位置,控制后期安裝設(shè)備的各結(jié)構(gòu)間的同軸度、平行度等尺寸,同時2~3mm的膠接縫可以留有一定位置調(diào)整空間,便于后續(xù)膠接工序操作,同時也是該結(jié)構(gòu)粘接膠的最佳強度的使用厚度。
具體實施方式七:本實施方式是對具體實施方式六所述的一種復(fù)合材料耐壓結(jié)構(gòu)整流天線罩的制造方法作進一步說明,本實施方式中,
外表面層成型步驟與外表面隔離層成型步驟之間,還包括以下步驟:
利用砂紙對外表面短纖維層106的毛刺進行打磨,然后使用蘸有丙酮的毛巾清潔外表面短纖維層106表面。
本實施方式的目的是提高后續(xù)基層的粘接力。
具體實施方式八:本實施方式是對具體實施方式六所述的一種復(fù)合材料耐壓結(jié)構(gòu)整流天線罩的制造方法作進一步說明,本實施方式中,
外表面隔離層成型步驟中,首先在平板模具上使用液體環(huán)氧樹脂逐層將高強玻璃纖維織物完全浸潤透徹,然后再逐層將浸潤好樹脂的高強玻璃纖維織物鋪放到外表面短纖維層106上,其中高強玻璃纖維織物與液體環(huán)氧樹脂的重量比為1:(0.4~0.45)。
外表面隔離層成型步驟中的輔材層,隔離膜201表面具有密集的微孔,可以有效的排出氣體和膠液,隔離膜201自身材料與制品不會發(fā)生反應(yīng)和粘接,作用是為了防止制品鋪層與后方吸膠層發(fā)生粘接;吸膠層202為1-2mm的纖維織物,具有吸附多余的樹脂膠液的作用;導(dǎo)氣層203為尼龍編織網(wǎng),網(wǎng)間隙可形成導(dǎo)氣的通道,利于傳導(dǎo)真空負(fù)壓使之作用于制品上;真空袋膜204、密封膠條206和外殼模具4間形成密封的空間,使之抽真空進行加壓。如此設(shè)計,為了使浸潤樹脂的鋪層在均勻的真空壓力下排除內(nèi)部存在的氣泡和余富的樹脂,使產(chǎn)品更加密實,厚度均勻。
具體實施方式九:本實施方式是對具體實施方式六所述的一種復(fù)合材料耐壓結(jié)構(gòu)整流天線罩的制造方法作進一步說明,本實施方式中,外殼與結(jié)構(gòu)件成型方法中,膠接的方法為:
將鴨嘴型注射膠管插入到待連接部分的間隙中,然后注入結(jié)構(gòu)粘接膠,結(jié)構(gòu)粘接膠為a、b雙組分膠液,通過自混料管混合后流入到所述的鴨嘴型注射膠管內(nèi),鴨嘴型注射膠管邊緣開有1排多個“v”型口,該“v”型口對準(zhǔn)所需注射的縫隙內(nèi)進行注射膠液,當(dāng)待連接部分的間隙兩側(cè)溢出多余的膠液時,說明該區(qū)域縫隙內(nèi)已被注滿膠液,此時緩慢移動鴨嘴型注射膠管繼續(xù)注射,邊注射邊移動,確保注射區(qū)域縫隙兩側(cè)均有膠液溢出,然后將溢出的多余膠液去除,待固化。如此設(shè)計可有效的降低膠接區(qū)域的孔隙率,提高膠接強度。
具體實施方式十:本實施方式是對具體實施方式六所述的一種復(fù)合材料耐壓結(jié)構(gòu)整流天線罩的制造方法作進一步說明,本實施方式中,外殼與結(jié)構(gòu)件成型方法中,補強的方法為:
首先將需補強區(qū)域打磨清理,然后依次鋪放補強結(jié)構(gòu)層404和補強隔離層403,對補強結(jié)構(gòu)層404和補強隔離層403進行抽真空加壓,真空壓力值要小于-0.095mpa,最后鋪設(shè)補強表面層402。