大尺寸异型结构/防热一体化构件成型方法及一体化构件技术

本发明专利技术提供一种大尺寸异型结构/防热一体化构件成型方法及一体化构件，方法包括：步骤1、对金属承载结构表面进行预处理并涂刷胶粘剂，将弹性应变层整体铺覆于金属承载结构表面得第一中间结构件；步骤2、获取第二中间结构件：在弹性应变层上涂刷胶粘剂，其中，弹性应变层的负曲率型面上还设置至少一个区域不涂刷胶粘剂；在涂刷有胶粘剂的区域铺覆外防热层的预浸料，铺覆完成后，固化即得具有缝隙结构的第二中间结构件；步骤3、对缝隙结构进行外防热层的预浸料铺覆、固化，冷却脱模即得。该方法解决了目前对于大尺寸异型结构‑防热一体化构件的成型中在复杂曲率型面极易产生应力集中，导致外防热层发生脱粘或分层，整体成型难度较大的技术问题。

Forming method and integrated component of large-scale special-shaped structure / heat-resistant integrated component

【技术实现步骤摘要】
大尺寸异型结构/防热一体化构件成型方法及一体化构件
本专利技术提供一种大尺寸异型结构/防热一体化构件成型方法及一体化构件，属于复合材料

技术介绍
随着飞行器战技指标的不断提高，对弹体结构的可靠性提出了更加苛刻的要求。对于大尺寸复杂异型构件，传统的防热复合材料一般采用TPS式结构，具有制造加工费用高，装配难度大，可靠性较低等缺点，严重制约了飞行器的发展。采用整体成型的结构-防热一体化构件，已成为提升弹体结构可靠性和战技性能的重要手段和发展趋势。目前，国内结构-防热一体化构件整体成型主要见于结构较简单的单一曲率构型的产品，对于大尺寸复杂异型结构-防热一体化构件，由于存在大尺寸、复杂曲率(尤其是存在负曲率型面)、多材料界面等特点，在复杂曲率型面极易产生应力集中，导致外防热层发生脱粘或分层，整体成型难度较大。
技术实现思路
在下文中给出关于本专利技术的简要概述，以便提供关于本专利技术的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本专利技术的穷举性概述。它并不是意图确定本专利技术的关键或重要部分，也不是意图限定本专利技术的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。本专利技术的目的在于提供一种大尺寸异型结构/防热一体化构件成型方法及一体化构件，以解决目前对于大尺寸复杂异型结构-防热一体化构件的成型，由于其存在大尺寸、复杂曲率、多材料界面等特点，在复杂曲率型面极易产生应力集中，导致外防热层发生脱粘或分层，整体成型难度较大的技术问题。技术解决方案如下：根据一方面，提供一种大尺寸异型结构/防热一体化构件成型方法，所述一体化构件包括金属承载结构，以及设置在所述金属承载结构外侧表面的外防热层，所述金属承载结构为异形结构，具有正曲率型面和负曲率型面，所述一体化构件的成型方法包括：步骤1、获取第一中间结构件，对所述金属承载结构表面进行预处理并涂刷胶粘剂，然后将弹性应变层整体铺覆于涂刷有胶粘剂的金属承载结构表面即得，其中，铺覆完成后的弹性应变层具有与所述金属承载结构相对应的负曲率型面；步骤2、获取第二中间结构件，包括：2.1在所述第一中间结构件的弹性应变层表面涂刷所述胶粘剂，且弹性应变层的负曲率型面上还设置至少一个区域不涂刷所述胶粘剂；2.2在涂刷有胶粘剂的弹性应变层表面铺覆所述外防热层的预浸料；2.3将铺覆结束后的结构进行固化即得，其中，所得第二中间结构件中，所述未涂刷胶粘剂的至少一个区域形成至少一个缝隙结构；步骤3、基于所述第二中间结构件，在所述至少一个缝隙结构的内表面上涂刷胶粘剂，采用与所述步骤2中相同的铺层方向对所述缝隙结构进行所述外防热层的预浸料铺覆，铺覆结束后进行整体固化，然后冷却脱模即得。进一步地，所述缝隙结构至少为两个，且至少为两个的所述缝隙结构间隔设置。进一步地，沿所述外防热层的预浸料的厚度方向且远离所述弹性应变层方向，所述缝隙结构的横截面积逐渐增加。进一步地，所述金属承载结构的材质为铝合金、钛合金或者钢材类；所述弹性应变层的材质为丁腈橡胶、硅橡胶或聚氨酯橡胶。进一步地，所述外防热层的预浸料选自石英/酚醛预浸料、高硅氧/酚醛预浸料、石英酚醛混编织物/酚醛预浸料及石英/腈基预浸料、高硅氧/腈基预浸料及石英酚醛混编织物/腈基预浸料中的任一种。进一步地，所述胶粘剂选自环氧胶粘剂、酚醛类胶粘剂、酚醛/橡胶类胶粘剂及酚醛/环氧类胶粘剂中的任一种。进一步地，所述胶粘剂为酚醛/环氧类胶粘剂。进一步地，所述步骤2和3中，采用热压罐固化工艺进行固化。根据另一方面，提供一种大尺寸异型结构/防热一体化构件，所述一体化构件采用上述的成型方法制备得到。进一步地，所述一体化结构为飞行器舱段，所述金属承载结构为金属舱体。通过上述技术方案，对于尺寸异型结构/防热一体化构件及其成型方法，一方面在通过设计弹性应变层，缓解了金属承载结构与外防热层复合材料之间因线胀系数差异造成的变形不匹配；另一方面，成型过程中，设置缝隙结构，采用对接共固化的方式，设置应力释放渠道，缓解复杂曲率构型区域的应力集中现象，避免外防热层与金属承载结构发生脱粘，提高了结构-防热一体化构件的整体成型质量。该方法解决了传统成型方式制备大尺寸复杂异型结构-防热一体化构件时，外防热层易与金属承载结构发生脱粘的问题，具有良好的工艺稳定性和可操作性，能有效保证外防热层的整体性及可靠性，在大尺寸复杂异型结构-防热一体化构件中具有良好的示范效应和推广应用价值。附图说明所包括的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本专利技术的实施例，并与文字描述一起来阐释本专利技术的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为据本专利技术实施例提供的大尺寸异型结构-防热一体化构件的成型工艺流程示意图；图2为根据本专利技术实施例提供的大尺寸异型结构-防热一体化构件截面示意图；图3为根据本专利技术实施例提供的制备的大尺寸异型结构-防热一体化构件的第二中间结构件的结构示意图；图4为根据本专利技术实施例提供的缝隙结构40铺层对接共固化成型示意图；上述附图中：10、金属承载结构；20、弹性应变层；30、外防热层；40、缝隙结构。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本专利技术的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。...

【技术保护点】
1.一种大尺寸异型结构/防热一体化构件成型方法，所述一体化构件包括金属承载结构，以及设置在所述金属承载结构外侧表面的外防热层，所述金属承载结构为异形结构，具有正曲率型面和负曲率型面，其特征在于，所述一体化构件的成型方法包括：/n步骤1、获取第一中间结构件，/n对所述金属承载结构表面进行预处理并涂刷胶粘剂，然后将弹性应变层整体铺覆于涂刷有胶粘剂的金属承载结构表面即得，其中，铺覆完成后的弹性应变层具有与所述金属承载结构相对应的负曲率型面；/n步骤2、获取第二中间结构件，包括：/n2.1在所述第一中间结构件的弹性应变层表面涂刷所述胶粘剂，且弹性应变层的负曲率型面上还设置至少一个区域不涂刷所述胶粘剂；/n2.2在涂刷有胶粘剂的弹性应变层表面铺覆所述外防热层的预浸料；/n2.3将铺覆结束后的结构进行固化即得，其中，所得第二中间结构件中，所述未涂刷胶粘剂的至少一个区域形成至少一个缝隙结构；/n步骤3、基于所述第二中间结构件，在所述至少一个缝隙结构的内表面上涂刷胶粘剂，采用与所述步骤2中相同的铺层方向对所述缝隙结构进行所述外防热层的预浸料铺覆，铺覆结束后进行整体固化，然后冷却脱模即得。/n

【技术特征摘要】
1.一种大尺寸异型结构/防热一体化构件成型方法，所述一体化构件包括金属承载结构，以及设置在所述金属承载结构外侧表面的外防热层，所述金属承载结构为异形结构，具有正曲率型面和负曲率型面，其特征在于，所述一体化构件的成型方法包括：
步骤1、获取第一中间结构件，
对所述金属承载结构表面进行预处理并涂刷胶粘剂，然后将弹性应变层整体铺覆于涂刷有胶粘剂的金属承载结构表面即得，其中，铺覆完成后的弹性应变层具有与所述金属承载结构相对应的负曲率型面；
步骤2、获取第二中间结构件，包括：
2.1在所述第一中间结构件的弹性应变层表面涂刷所述胶粘剂，且弹性应变层的负曲率型面上还设置至少一个区域不涂刷所述胶粘剂；
2.2在涂刷有胶粘剂的弹性应变层表面铺覆所述外防热层的预浸料；
2.3将铺覆结束后的结构进行固化即得，其中，所得第二中间结构件中，所述未涂刷胶粘剂的至少一个区域形成至少一个缝隙结构；
步骤3、基于所述第二中间结构件，在所述至少一个缝隙结构的内表面上涂刷胶粘剂，采用与所述步骤2中相同的铺层方向对所述缝隙结构进行所述外防热层的预浸料铺覆，铺覆结束后进行整体固化，然后冷却脱模即得。


2.根据权利要求1所述的一种大尺寸异型结构/防热一体化构件成型方法，其特征在于：所述缝隙结构至少为两个，且至少为两个的所述缝隙结构间隔设置。


3.根据权利要求1或2所述的一种大尺寸异型结构/防热一体化构件成型方法，其特征在于：沿所述外防热层的预浸料的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李丽英，裴雨辰，王国勇，刘爱军，强宏军，
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