【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于先进复合材料
,涉及一种碳纤维复合材料空间光学镜面高精度复制方法。
技术介绍
早在1981年,H.M.Weissman研究发现,采用薄环氧树脂层(25~100μm之间)可以复制出高精度的光学表面。之后这一技术被用于法国开展的CERGA项目的研究,该项目采用100μm厚的树脂层成功复制出0.5m和1m口径的纯环氧树脂反射镜,反射镜在可见光波段的微粗糙度为0.5nm,面型复制精度PV值≥λ/25(λ为可见光波长)。可见使用树脂层可以完全复制玻璃模具精度;薄树脂层可以复制出高精度要求的光学镜面。NASA喷气推进实验室(JPL)在1988~1993年间开展了精密分块反射镜(PSR)项目的研究,使用碳纤维复合材料复制出用于红外、亚微米波长天文望远镜的分块反射镜,详细分析原材料、模具、胶粘剂、夹层结构芯材等复制工艺环节,并测试反射镜在加载和低温环境下的成像情况,取得了一系列的研究成果。PSR项目推动了碳纤维复合材料在超轻量反射镜上的应用研究。之后欧美国家的相关科研机构开展了碳纤维复合材料反射镜的更为深入的碳纤维反射镜的应用基础研究和工程应用研究研究。在早期研究的基础上,美国复合材料光学制造公司(COI)、美国复合材料反射镜研究应用公司(CMA)、BALL宇航技术公司、伦敦大学学院UCL、NASA、JAXA等科研机构开展了碳纤维复合材料反射镜的多样及其系统的研究,并为碳纤维复合材料反射镜工程 ...
【技术保护点】
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 ...
【技术特征摘要】
1.一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。
2.根据权利要求1所述的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:所述光学镜面为类球...
【专利技术属性】
技术研发人员:杨智勇,张建宝,孙宝岗,
申请(专利权)人:航天材料及工艺研究所,中国运载火箭技术研究院,
类型:发明
国别省市:北京;11
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