固体火箭发动机复合壳体绝热层免打磨封口方法技术

本发明专利技术公开了一种固体火箭发动机复合壳体绝热层免打磨封口方法，其包括对绝热层的盖层和底层待封口处进行等离子体处理、粘贴封口材料、真空袋成型及将真空袋与壳体和盖层粘接，安装真空管，进行真空施压等操作，真空施压1min~5min后检查真空袋密封效果，待真空表压力保持在＜‑90KPa稳定时开始计时，真空泵开启120min后，关闭真空泵，拆掉真空袋，检查封口情况，不符合要求的需重复前面操作直至符合要求。该方法封口质量好，成本相对较低。

【技术实现步骤摘要】
固体火箭发动机复合壳体绝热层免打磨封口方法
本专利技术属于固体火箭发动机绝热层制作
，具体涉及一种使用真空袋加压方法对复合材料壳体绝热层封口的方法。
技术介绍
复合材料壳体以其直径和容腔体积不受限制，推进剂装填比大等优点，逐渐替代金属壳体应用于固体火箭发动机装药燃烧室。复合壳体在衬层涂刷前要求绝热层封口处理，装药免整形技术对发动机绝热层封口(防渗药)提出了较高的要求。目前普遍采用气囊加压技术控制绝热层封口质量，即盖层与底层间封口后使用气囊充气进行加压，可以使封口部位盖层与底层之间牢固粘接。对于金属壳体来说，绝热层封口加压可以借用绝热层固化的气囊完成，但是由于复合壳体成型过程中不需要气囊，如果单独为绝热层封口采购气囊，生产成本将成倍增加。对于一些容腔尺寸大的复合壳体，其气囊重量多达百公斤，使用气囊时需要多人操作，增加操作人员劳动强度。且由于气囊体积及重量大，调整气囊位置时操作不便，气囊扭曲变形或者前后位置调整不到位，也带来气囊损伤以及加压不到位的多重风险。另外，一些采用异型绝热结构的复合壳体，气囊设计及加工存在困难，必须采用新的绝热层封口加压方式，确保绝热层封口处粘接质量。
技术实现思路
本专利技术提供一种固体火箭发动机复合壳体绝热层免打磨封口方法，封口质量好，成本相对较低。本专利技术提供固体火箭发动机复合壳体绝热层封口方法，绝热层包括盖层和底层，发动机由外至内设置壳体、底层和盖层，该方法包括以下步骤：1)对绝热层的盖层和底层待封口处进行等离子体处理，然后在处理部位粘贴封口材料，并将绝热层开口至封头R部位的盖层和底层压实；2)将矩形真空袋膜进行对折，并利用密封胶带将两侧粘贴，留一侧开口，真空袋膜制成真空袋；3)在距离待封口处40-50mm的盖层侧及壳体侧均粘贴一圈密封胶带，将步骤2)的真空袋套在绝热层开口处，真空袋开口的内侧粘贴在密封胶带上，并在真空袋上预留真空管插入口；4)将真空管连接真空表及真空泵，抽真空检查真空袋密封效果，待真空表压力保持在＜-90KPa稳定时开始计时，真空泵开启120min后，关闭真空泵，拆掉真空袋，检查封口情况；5)不符合要求的需重复前面步骤1)至步骤4)中的操作，直至拆掉真空袋后绝热层封口质量符合要求，完成固体火箭发动机复合壳体绝热层封口处理。其中，封头R部位是指绝热层封头与直筒段连接的弧形部位。进一步地，步骤1)等离子体处理时，处理功率为4kW，工作气体流量为0.8L/min，处理时间为20s。进一步地，步骤1)中封口材料采用多片橡胶硫化片和海绵双面胶，橡胶硫化片的两个表面分别粘贴双面胶后与待封口处的底层和盖层粘贴，相邻橡胶硫化片之间的缝隙通过海绵双面胶填充粘贴。进一步地，真空袋开口直径大于绝热层待封口直径100mm～150mm。真空袋对折时的比例根据发动机的开口尺寸确定。进一步地，步骤2)中矩形真空袋膜对折两侧密封胶带粘贴时，密封胶带长出真空袋膜3mm～5mm。进一步地，所述真空管一端穿过真空袋膜置于盖层边缘，另一端连接真空泵。进一步地，步骤4)中抽真空检查真空袋密封效果时，真空施压1min～5min，真空度≤-90KPa。所述绝热层为硫化成型的三元乙丙橡胶材质或者丁腈橡胶材质。本专利技术采用真空袋粘接技术是一种可行的封口方法，但在粘接前，需要对被粘接面进行打磨，以提高其粘接性能。打磨时一般使用金属打磨片进行手工作业，打磨工作量大，效率较低。不同的操作者对绝热层的打磨质量造成的影响不同，打磨质量的一致性差。打磨质量的判定标准不明确，无法定量的去评判打磨效果。打磨后对碎屑的清理较难，容易残留在盖层和底层的脱开处而成为多余物，影响发动机的封口质量。本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术的封口方法与传统的气囊加压盖层封口方式相比，不需要设计专用气囊和绝热工装，只要建立真空袋体系就可以加压，不受发动机结构的影响，特别是对于复杂结构的发动机来说，施加压力均匀一致，封口粘接质量较好，降低了漏药、渗药的风险。2、采用真空袋粘接技术时，对于一些基材为三元乙丙等惰性橡胶的材料来说，容易发生脱粘或者弱粘等质量问题，在真空袋加压前对待粘接物采用等离子体处理方法可以解决这类问题。等离子体处理是通过放电作用将额外的能量注入到气态物质中使电子能够脱离他们的原子轨道，并且能使化学键断裂，从而形成了自由电子、离子和分子碎片，这些游离的等离子体与橡胶表面的基团发生作用后，将橡胶的的表面活化到非常高的表面状从而提高了其界面粘接强度。目前采用等离子体处理未硫化或者半硫化体系材料，效果明显，但绝热层为已经硫化的橡胶体系，其性能稳定，表面为惰性状态，专利技术人通过研究发现采用高功率并严格控制时间，能够起到较好的活化效果，处理时间需要严格控制，否则在处理过程中其活性会随着时间的延长而衰减，反而达不到效果。通过高功率短时间的常温处理，解决了惰性界面粘接强度低的问题。在真空袋加压的基础上，采用等离子体处理方法对固体火箭发动机绝热层进行表面处理，能够显著的提高界面粘接质量，该方法获得的发动机盖层封口质量较好，可以满足多台发动机同时作业的需求，降低了生产成本。3、本专利技术的工艺具有广阔的应用前景和推广价值，本专利技术可以衍生到发动机修补粘接领域。特别是对于三元乙丙和硅橡胶等非极性绝热层来说，绝热层修补时涉及硫化橡胶(惰性界面)与生胶之间的粘接，采用本专利技术后能够保证界面粘接质量，能够减少发动机出现界面脱粘的风险。附图说明图1是本专利技术中发动机封口施工状态示意图。具体实施方式下面结合实施例，进一步阐明本专利技术。实施例1如图1所示，本实施例采用真空袋加压方法对某型号发动机前盖层进行封口，使用密封胶将真空薄膜固定在发动机盖层和发动机机口处，插入抽真空软管进行真空处理。真空袋加压对发动机盖层封口的具体方法如下：1、设备、工具及辅助材料真空泵(型号：XD-40)、真空阀(型号：VacValve401C)、加强软管(型号：Airflow65R)、真空袋膜(型号：L500Y)、密封胶带(市采)、剪刀。2、真空袋加压发动机盖层封口工艺流程：对盖层开口处等离子体处理→粘贴封口材料→真空袋制作→贴密封胶带→封真空袋膜安装并连接真空装置→抽真空→检查真空度→定时加压→检查封口质量3、真空袋加压盖层封口操作步骤：(1)对盖层和底层开口处等离子体处理：使用等离子体设备对固体火箭发动机盖层封口粘接部位进行处理；处理功率为4kW，工作气体流量为0.8L/min，处理时间为20s。(2)粘贴封口材料：在等离子体处理部位粘贴封口材料，对封头R部位按实使其贴紧底层绝热层，并将开口处按实；(3)真空袋制作：将裁剪好的真空袋膜对折，沿对折面贴好密封胶带做成袋子形状，折叠处密封胶带长出3mm～5mm，袋子的尺寸由盖层大小决定；(4)贴密封胶带：在发动机盖层开口处向筒段方向40mm～50mm范围内粘贴一圈密封本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.固体火箭发动机复合壳体绝热层封口方法，绝热层包括盖层和底层，发动机由外至内设置壳体、底层和盖层，其特征在于，该方法包括以下步骤：/n1）对绝热层的盖层和底层待封口处进行等离子体处理，然后在处理部位粘贴封口材料，并将绝热层开口至封头R部位的盖层和底层压实；/n2）将矩形真空袋膜进行对折，并利用密封胶带将两侧粘贴，留一侧开口，真空袋膜制成真空袋；/n3）在距离待封口处40-50mm的盖层侧及壳体侧均粘贴一圈密封胶带，将步骤2）的真空袋套在绝热层开口处，真空袋开口的内侧粘贴在密封胶带上，并在真空袋上预留真空管插入口；/n4）将真空管连接真空表及真空泵，抽真空检查真空袋密封效果，待真空表压力保持在＜-90KPa稳定时开始计时，真空泵开启120min后，关闭真空泵，拆掉真空袋，检查封口情况；/n5）不符合要求的需重复前面步骤1）至步骤4）中的操作，直至拆掉真空袋后绝热层封口质量符合要求，完成固体火箭发动机复合壳体绝热层封口处理。/n

【技术特征摘要】
1.固体火箭发动机复合壳体绝热层封口方法，绝热层包括盖层和底层，发动机由外至内设置壳体、底层和盖层，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1）对绝热层的盖层和底层待封口处进行等离子体处理，然后在处理部位粘贴封口材料，并将绝热层开口至封头R部位的盖层和底层压实；
2）将矩形真空袋膜进行对折，并利用密封胶带将两侧粘贴，留一侧开口，真空袋膜制成真空袋；
3）在距离待封口处40-50mm的盖层侧及壳体侧均粘贴一圈密封胶带，将步骤2）的真空袋套在绝热层开口处，真空袋开口的内侧粘贴在密封胶带上，并在真空袋上预留真空管插入口；
4）将真空管连接真空表及真空泵，抽真空检查真空袋密封效果，待真空表压力保持在＜-90KPa稳定时开始计时，真空泵开启120min后，关闭真空泵，拆掉真空袋，检查封口情况；
5）不符合要求的需重复前面步骤1）至步骤4）中的操作，直至拆掉真空袋后绝热层封口质量符合要求，完成固体火箭发动机复合壳体绝热层封口处理。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1）等离子体处理时，处理功率为4...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟玉虎，邓安华，欧娅玲，王利明，李德勇，
申请(专利权)人：湖北三江航天江河化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42