一种耐高温隔热夹层材料构件的机床加工方法技术

本发明专利技术提供了一种耐高温隔热夹层材料构件的机床加工方法，所述方法包括如下步骤：(1)将构件材料坯体置于加工工装；(2)利用定位特征对构件材料坯体进行定位；(3)将定位好的构件材料坯体固定；(4)对构件材料坯体进行边缘切割加工，得到边缘切割加工构件；其中，所述构件材料坯体具有异质层结构，并且所述边缘切割加工通过机床加工方式进行。本发明专利技术方法简单、操作简便、对环境污染小，能够大幅度提高构件加工精度和加工效率，主要用于航天航空工业、民用工业等领域。

【技术实现步骤摘要】
一种耐高温隔热夹层材料构件的机床加工方法
本专利技术涉及隔热材料
，具体地说，本专利技术涉及一种耐高温隔热夹层材料构件的加工方法。
技术介绍
超高声速飞行器在大气层中长时高速巡航的过程中，飞行器要承受严酷的气、热载荷作用。为了保证飞行器外形结构完整，内部的元器件正常工作，需要兼具耐温隔热和承载功能的热防护系统来保护飞行器避免在气动加热环境中烧毁和过热。热防护系统由于需要兼具耐温、隔热和承载等多种功能，因此一般都采用具有夹层结构的耐高温隔热构件，即耐高温隔热夹层材料构件。目前，耐高温隔热夹层材料构件的研究主要集中在材料本身以及夹层结构中的各层一体化制备技术上。例如，CN201320526457.7公开了一种耐高温一体化刚性隔热构件，所述耐高温一体化刚性隔热构件包括：刚性纤维隔热层；渗透至所述刚性纤维隔热层中的气凝胶渗透层；在所述刚性纤维隔热层的至少一侧上的纤维织物面板增强层，其中通过缝合纤维线将所述刚性纤维隔热层和所述纤维织物面板增强层缝制在一起，但是该专利没有公开到最后的边缘切割加工方法。然而，耐高温隔热夹层材料构件一般装配在飞行器舱体外部，在使用时需要将多个构件拼接在一起，因此对于单个构件的内外型面及四周轮廓精度的要求是非常高的。另一方面，构件由于由夹层构成，制造时不仅涉及各层的制备工序，还涉及将各层一体化的工序，一体化后得到的坯体的边缘部分的性能或者外形轮廓经常无法满足使用要求，因此需要将坯体边缘进行进一步的加工。如上所述，目前的研究主要集中在各层材料性能上以及在将各层一体化的技术上，很少研究用于提高耐高温隔热夹层结构的外形轮廓精度的加工技术。如果采用现有的加工方式，如车床或铣床等方式，存在定位精度低，自动化程度不高，加工后构件边缘状态不佳，影响构件生产制备的进度，甚至部分具有特异形状的构件无法加工等问题。因此，非常需要一种用于保障和改善耐高温隔热夹层材料构件的外形和精度、提高加工效率的加工方法。这种夹层材料构件的加工方法特点或难点在于如何利用高精度的定位基准以保证加工精度，以及如何确保加工不同性质材料集成为一体的夹层材料结构以保证其夹层材料构件的边缘状态满足使用要求。
技术实现思路
为了解决一个或多个上述问题，本专利技术提供了一种夹层结构尤其是例如耐高温隔热材料夹层材料构件的加工方法。具体地说，本专利技术通过如下技术方案来实现：1、一种耐高温隔热夹层材料构件的机床加工方法，所述方法包括如下步骤：(1)将构件材料坯体置于加工工装；(2)利用定位特征对构件材料坯体进行定位；(3)将定位好的构件材料坯体固定；(4)对构件材料坯体进行边缘切割加工，得到边缘切割加工构件；其中，所述构件材料坯体具有异质层结构，并且所述边缘切割加工通过机床加工方式进行。2、根据技术方案1所述的方法，所述边缘切割加工的误差为不大于0.3％。3、根据技术方案1或2所述的方法，所述加工工装为夹持式加工工装，并且所述固定通过夹具来实现；优选的是，所述定位特征包括位于所述加工工装上的具有与夹层材料构件匹配贴合的型面定位特征和/或定位基准特征；和/或位于构件材料坯体上的与定位基准特征位置对准的定位件；更优选的是，所述定位件包括耐高温性不低于坯体制备温度的陶瓷柱；和/或所述型面定位特征包括具有与夹层材料构件匹配贴合的周边配合型面定位特征。4、根据技术方案1至3中任一项所述的方法，所述夹层材料构件具有平坦表面和/或所述夹层材料构件具有非平坦异型表面。5、根据技术方案1至4中任一项所述的方法，所述夹层材料构件具有耐高温性能、隔热性能和承载性能；优选的是，所述夹层材料构件的使用温度上限为1000～1200℃；室温导热系数≤0.05W/m·K；抗压强度＞1MPa；和/或应变性能＞2000με；更优选的是，所述夹层材料构件用于通过拼接形成超高声速飞行器的舱体外部的热防护结构。6、根据技术方案1至5中任一项所述的方法，所述边缘切割加工构件包括多个所述夹层材料构件，并且所述方法在步骤(4)之后，所述方法还包括步骤(5)：通过分割加工将所述边缘切割加工构件进一步切割成多个所述夹层材料构件；优选的是，所述分割加工的误差为不大于0.3％。7、根据技术方案1至6中任一项所述的方法，所述边缘切割加工构件仅包括一个所述夹层材料构件。8、根据技术方案1至7中任一项所述的方法，所述机床为车床或铣床。9、根据技术方案1至8中任一项所述的方法，所述异质层结构为具有至少3层的异质层结构；优选的是，所述异质层结构中的外部两层与至少一个内部芯层具有硬度异质性和/或脆性异质性。10、根据技术方案1至9中任一项所述的方法，所述异质层结构为具有上层、芯层和下层的三层夹心异质层结构；更优选的是，所述异质层结构由上面板层、芯层和下面板层构成，并且相对于面板层和芯层彼此而言，芯层材料为半柔性材料，上面板层材料和/或下面板层材料为脆性材料。本专利技术方法具有如下优点：(1)本方法加工得到的夹层结构例如耐高温隔热夹层材料构件的内外型面及四周轮廓精度较高，减少构件无法满足使用要求造成的损失。尤其是在一些实施方式中，本专利技术利用型面定位特征和定位基准特征，如周边配合型面定位特征和/或定位基准特征如定位面、定位孔、定位销、定位钉或定位柱，和/或引入在材料制备过程中不会产生变化的定位件如耐高温致密陶瓷柱，可以保证定位的精度。(2)在一些实施方式中，本专利技术利用型面贴合定位特征和/或定位基准特征(如定位面、定位孔、定位销、定位钉或定位柱)、随型模胎和三维理论模型加工，利用夹具固定，通过夹持式加工工装例如上下夹持式加工工装进行加工，去除多余部分材料，能达到误差≯0.4％甚至≯0.3％的高精度。(3)本方法加工效率较高，能够大幅度缩短构件制备周期，节约时间成本。夹持式加工工装加持固定操作简便，因此效率高，节约时间，而且精度高、废品率低，能够减少浪费，节约成本。(4)本方法简单、操作简便、对环境污染小；(5)本方法可以用于加工各种形状规格的构件，例如平板构件或者异型构件，尤其适合各种型面复杂的异型构件，因此在航空航天工业的环境中具有广泛的应用前景。附图说明图1示出了利用上下夹持式加工工装加工坯体材料构件的图示。图2示出了单个坯体材料包括多个(图中为4个)夹层材料构件的图示。图3为实施例1所切割的材料的切面的照片。图4为实施例2所切割的材料的切面的照片。图5为现有技术中所采用的切割加工的切割面的照片。图中：13：坯体；14：上夹持件；15下夹持件；16：上下夹持式加工工装。具体实施方式本专利技术提供了一种耐高温隔热夹层材料构件的机床加工方法，下面结合实施例对本专利技术作进一步说明。这些实施方式只是就本专利技术的优选实施方式进行举例说明，本专利技术的保护范围不应解释为仅限于这些实施方式。如上所述，本专利技术提供了一种耐高温隔热夹层材料构件的机床加工方法，所述方法包括如下步骤：(1)将构件材料坯体置于加工工装；(2)利用定位特征对构件材料坯体进行定位；(3)将定位好的构件材料坯体固定；(4)对构件材料坯体进行边缘切割加工，得到边缘切割加工构件；其中，所述构件材料坯体具有异质层结构，并且所述边缘切割加工通过机床加工方式进行。异质层结构在一些实施方式中，所述异质层结构为具有至少2层的异质层结构，更优选为具有至少3层的异质层结构，例如可以为3至5层本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐高温隔热夹层材料构件的机床加工方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)将构件材料坯体置于加工工装；(2)利用定位特征对构件材料坯体进行定位；(3)将定位好的构件材料坯体固定；(4)对构件材料坯体进行边缘切割加工，得到边缘切割加工构件；其中，所述构件材料坯体具有异质层结构，并且所述边缘切割加工通过机床加工方式进行。

【技术特征摘要】
1.一种耐高温隔热夹层材料构件的机床加工方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)将构件材料坯体置于加工工装；(2)利用定位特征对构件材料坯体进行定位；(3)将定位好的构件材料坯体固定；(4)对构件材料坯体进行边缘切割加工，得到边缘切割加工构件；其中，所述构件材料坯体具有异质层结构，并且所述边缘切割加工通过机床加工方式进行。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述边缘切割加工的误差为不大于0.3％。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述加工工装为夹持式加工工装，并且所述固定通过夹具来实现；优选的是，所述定位特征包括位于所述加工工装上的具有与夹层材料构件匹配贴合的型面定位特征和/或定位基准特征；和/或位于构件材料坯体上的与定位基准特征位置对准的定位件；更优选的是，所述定位件包括耐高温性不低于坯体制备温度的陶瓷柱；和/或所述型面定位特征包括具有与夹层材料构件匹配贴合的周边配合型面定位特征。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述夹层材料构件具有平坦表面和/或所述夹层材料构件具有非平坦异型表面。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于：所述夹层材料构件具有耐高温性能、隔热性能和承载性能；优选的是，所述夹层材料构件的使用温度上限为100...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋寒，苏力军，李文静，刘云龙，曹杰，李晶，
申请(专利权)人：航天特种材料及工艺技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11