一种低密度防热复合材料回转体制件的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种低密度防热复合材料回转体制件的制备方法，该方法包括(1)模具合模；(2)溶胶灌注；(3)溶胶排泡和(4)产品成型四个步骤，本发明专利技术通过协调储胶装置与模具的位置关系，实现低密度防热复合材料回转体制件的优化成型；在空压管道上安装了高精度低压调节阀(3)，精确地控制了排泡时模具内的压力；同时，利用了连通器原理，引进了重力注胶的概念，在料罐(7)的下面配置了电子台秤(23)，对注胶速度进行了充分的监控；还优化进胶口(11)与出胶口(18)的位置和大小关系，实现气体的充分排除，提升了低密度防热复合材料回转体制件的内部质量，提高了回转体制件的成功率，降低了回转体制件的制造成本。

A preparation method of low density heat-resistant composite revolving parts

【技术实现步骤摘要】
一种低密度防热复合材料回转体制件的制备方法
本专利技术涉及低密度防热复合材料制备领域，尤其是涉及一种低密度防热复合材料回转体制件的制备方法。
技术介绍
飞行器在大气层中高速飞行过程时，挤压，摩擦空气会产生大量的气动热，因此各类高速飞行器均面临严重的热障问题。如不对外部的热量进行有效管理、控制，会造成飞行器过热甚至烧毁。因此，需要热防护材料对飞行器结构及内部设备进行保护。作为最主要的烧蚀基体材料，树脂基热防护材料具有高比强度和比模量、抗疲劳、耐腐蚀、可设计性强、便于大面积整体成型以及具有特殊电磁性能等特点，可以满足热防护材料对轻质、可靠、高强度/刚度、长时间工作等性能等要求。树脂基防热材料的预制体多为缝合、三维编织、针刺结构，普遍存在密度低，且对压力反应敏感的情况，采用常规RTM工艺方法，预制体常常会出现褶皱、变形等情况，从而造成制件缺陷的产生，在制件缺陷超过一定面积，就会造成制件报废，大大降低了制件制备成功率，增加了制件成本。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种在有效降低工艺成本的情况下，大大的提高了成型工艺的可靠性，制件制备成功率显著提升的低密度防热复合材料回转体制件的制备方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：本专利技术首先提供了一套低密度防热复合材料回转体制件用注胶系统，该系统包括由管道依次连接的储胶装置、模具和废液罐，所述的模具内设有预制体，所述的储胶装置内装有树脂溶胶，所述的树脂溶胶从储胶装置经管道灌注到模具中，并充分浸润预制体，多余的树脂溶胶经管道排出到废液桶中。进一步地，所述的预制体密度为0.1-0.5g/cm3；所述的树脂溶胶的粘度为10-500mPa·s。进一步地，所述的储胶装置包括压缩空气泵、真空泵和料罐，所述的料罐内存储有树脂溶胶，料罐上方通过空压管道与压缩空气泵相连，通过真空管道与真空泵相连，通过大气管道与大气相连；所述的空压管道上设有高精度低压调节阀和压缩空气阀，所述的真空管道上设有真空阀，所述的大气管道上设有料罐通大气阀；所述的料罐下方通过进胶管道与模具相连，所述的进胶管道上设有料罐出胶阀。高精度压力控制阀的有效量程为0-0.12MPa，实现了对压力的精准控制。进一步地，所述的料罐下方还设有对注胶速度进行充分监控的数显台秤，料罐通过料罐支架架设在电子台秤上，该料罐支架上开设有供出胶管道通过的小孔。进一步地，所述的模具包括下模、芯模、侧板和上模，所述的侧板数量为2-8块，优选4块，并通过螺栓与下模和上模锁紧，螺栓锁紧可以同时地、均匀地将侧板锁紧到位，防止预制体受力不均，被挤压变形，所述的下模上开设有多个进胶口，所述的进胶口通过至少一根进胶管道与储胶装置相连，所述的进胶管道设有模具进胶阀，所述的模具上模上开设有多个出胶口，所述的出胶口通过至少一根出胶管道与废液桶相连，所述的出胶管道上设有模具出胶阀，所述的预制体套设在芯模上，并置于模具内部中心，所述的下模的上表面开设有便于树脂溶胶浸渍预制体的树脂流道。优选地，所述的下模上开设有2个进胶口，所述的进胶口引出2根进胶管道，并通过一个三通合并成一根进胶管道与储胶装置相连，所述的模具上模上开设有4个出胶口，所述的出胶口引出4根出胶管道，并通过一个五通合并成一根出胶管道与废液桶相连。进一步地，所述的下模、芯模、侧板和上模内表面涂有聚四氟乙烯涂层，避免脱模时对树脂造成影响，所述的出胶口的直径是进胶口的0.5-1倍，所述的树脂流道的宽度为进胶口直径的1-1.5倍，所述的预制体的厚度为树脂流道宽度的1-1.2倍。进一步地，所述的料罐的下表面比上模的上表面高0.5-2m，充分利用连通器原理及树脂溶胶的重力使树脂溶胶充分浸润预制体。一种采用如上所述的系统制备低密度防热复合材料回转体制件的方法，该方法包括以下步骤：(1)模具合模：将预制体密封在模具内部；(2)溶胶灌注：将储胶装置中的树脂溶胶通过管道灌注到模具内部，并充分浸润预制体；(3)溶胶排泡：增加模具中的压力，使模具中由于灌注而产生的气泡被排出；(4)产品成型：将模具拆卸并加热，使浸渍树脂溶胶的预制体固化，固化完成后打开模具，取出固化后的浸渍有树脂溶胶的预制体，进行干燥、切割、打磨后，得到低密度防热复合材料回转体制件。进一步地，所述的预制体密度为0.1-0.5g/cm3；所述的树脂溶胶的粘度为10-500mPa·s。进一步地，步骤(1)中所述的模具合模的具体操作为：将预制体套设在芯模上，通过螺栓将侧板均匀一致合模到位，并通过螺栓将合模到位的侧板与下模和上模锁紧，使预制体和芯模密封在模具内部。进一步地，步骤(2)中所述的溶胶灌注的具体操作为：打开料罐通大气阀、所有的模具进胶阀、所有的模具出胶阀和料罐出胶阀，使料罐中的树脂溶胶浸润预制体，待模具出胶阀有树脂溶胶流出，关闭对应模具出胶阀，直至所有的模具出胶阀全部关闭。进一步地，溶胶灌注期间，观察电子台秤的读数，使树脂溶胶的流量控制在50-100g/5min之间，当流量小于20g/5min时，关闭料罐通大气阀，启动压缩空气泵，通过调节高精度减压阀，使树脂溶胶的流量维持在50-100g/5min之间。进一步地，所述的料罐的下表面比上模的上表面高0.5-2m。进一步地，打开料罐通大气阀前对树脂溶胶进行真空脱泡处理，具体操作为：关闭压缩空气阀、料罐通大气阀和料罐出胶阀，打开真空阀，启动真空泵，对料罐中的树脂溶胶进行真空脱泡，脱泡的时间为20-30min，脱泡完成后，关闭真空泵，关闭真空阀，脱泡过程可以去除溶胶中溶解的空气，避免影响后续的固化过程。进一步地，步骤(3)中所述的溶胶排泡的具体操作为：启动压缩空气泵，调节高精度低压调节阀，使压力为0.01-0.12MPa，关闭料罐通大气阀、打开压缩空气阀，观察电子台秤(23)的读数，当树脂溶胶的流量小于20g/5min时，再分别打开模具出胶阀进行排泡，当没有连续气泡产生，关闭所有模具出胶阀。进一步地，关闭所有模具出胶阀后，按照一定梯度将压力递增，每个压力保压一定的时间，保压时间是由溶胶流量的变化确定的，观察电子台秤(23)的读数，当树脂溶胶的流量小于20g/5min时，再次打开模具出胶阀进行排泡后，关闭所有模具出胶阀，重复上述增压、保压步骤，直至最后一次排泡时，管道内没有气泡产生，实现彻底排泡，彻底地排泡有助于去除灌胶过程中产生的气泡，以免在模具中滞留，影响产品质量。进一步地，所述的压力梯度是指，每次的压力按等差数列排布，最低为0.02MPa，最高为0.12MPa，每个压力下的保压时间为10-15min，所述的增压、保压步骤重复1-5次。其中一种优选方案为，将压力升至0.03MPa，保压10min之后分别打开模具出胶阀进行排泡，当没有连续大泡产生，关闭所有模具出胶阀，再将压力调至0.04MPa，保压10min之后分别打开模具出胶阀进行排泡，当没有连续气泡产生，关闭所有模具出胶阀，然后将压力调至0.05MPa本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低密度防热复合材料回转体制件的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：/n(1)模具合模：将预制体(13)密封在模具内部；/n(2)溶胶灌注：将储胶装置中的树脂溶胶通过管道灌注到模具内部，并充分浸润预制体(13)；/n(3)溶胶排泡：增加模具中的压力，使模具中由于灌注而产生的气泡被排出；/n(4)产品成型：将模具拆卸并加热，使浸渍树脂溶胶的预制体(13)固化，固化完成后打开模具，取出固化后的浸渍有树脂溶胶的预制体，进行干燥、切割、打磨后，得到低密度防热复合材料回转体制件。/n

【技术特征摘要】
1.一种低密度防热复合材料回转体制件的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)模具合模：将预制体(13)密封在模具内部；
(2)溶胶灌注：将储胶装置中的树脂溶胶通过管道灌注到模具内部，并充分浸润预制体(13)；
(3)溶胶排泡：增加模具中的压力，使模具中由于灌注而产生的气泡被排出；
(4)产品成型：将模具拆卸并加热，使浸渍树脂溶胶的预制体(13)固化，固化完成后打开模具，取出固化后的浸渍有树脂溶胶的预制体，进行干燥、切割、打磨后，得到低密度防热复合材料回转体制件。


2.根据权利要求1所述的一种低密度防热复合材料回转体制件的制备方法，其特征在于，所述的预制体(13)密度为0.1-0.5g/cm3；所述的树脂溶胶的粘度为10-500mPa·s。


3.根据权利要求1所述的一种低密度防热复合材料回转体制件的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的模具合模的具体操作为：将预制体(13)套设在芯模(15)上，通过螺栓将侧板(16)均匀一致合模到位，并通过螺栓将合模到位的侧板(16)与下模(14)和上模(17)锁紧，使预制体(13)和芯模(15)密封在模具内部。


4.根据权利要求1所述的一种低密度防热复合材料回转体制件的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的溶胶灌注的具体操作为：打开料罐通大气阀(6)、所有的模具进胶阀(9)、所有的模具出胶阀(19)和料罐出胶阀(8)，使料罐(7)中的树脂溶胶浸润预制体(13)，待模具出胶阀(19)有树脂溶胶流出，关闭对应模具出胶阀(19)，直至所有的模具出胶阀(19)全部关闭。


5.根据权利要求3或4所述的一种低密度防热复合材料回转体制件的制备方法，其特征在于，所述的料罐(7)的下表面比上模(17)的上表面高0.5-2m。


6.根据权利要求4所述的一种低密度防热复合材料回转体制件的制备方法，其特征在于，溶胶灌注期间，观察电子台秤(23)的读数，使树脂溶胶的流量控制在50-100g/5min之间。
...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙东辉，曹宇，张亚运，王丹丹，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：上海;31