本发明专利技术公开了一种等径回转体抗烧防热复合材料构件的成形方法。该方法通过设计模具并将增强纤维织物直接在成形模具上净尺寸编织成型，且纤维织物结构为内部多层纤维针刺毡加上外表面纤维织物，纤维针刺毡逐层铺设且与外表面纤维织物采用钩针缝制而成；纤维针刺毡和纤维织物整体缝制成设计尺寸后采用组合外模装配，再注胶复合净尺寸成形，该方法解决了大尺寸等直径抗烧蚀防热复合材料构件的成形问题，能完成产品的快速低成本制备，在航天飞行器热防护领域可获得广泛的应用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种回转体构件的成形方法，特别涉及一种等径回转体抗烧防热复合材料构件的成形方法，属于航空航天用热防护材料。
技术介绍
1、航天飞行器外表面热防护和热管理一直是飞行器设计中至关重要的部分。随着国内航天飞行器发展，各种热防护材料也迅速发展，其中，纤维增强酚醛树脂气凝胶复合材料作为一种耐高温、高效隔热且能快速制备的低成本热防护材料，具有广泛的应用前景。
2、针对酚醛树脂复合材料的树脂基体改性、抗烧性能增强等国内有不少专利技术。但具体的大尺寸异形或回转体结构件净尺寸成形方面存在较大的难度，具体主要涉及到以下两方面技术难题：一是整体纤维结构的设计、编织成形方法，其涉及构件的纤维密度、整体强度、隔热性能及表面增强等方面问题，目前国内通常向编织单位定制具体尺寸结构的纤维针刺毡预制件产品，然后将其装配至成形模具进行复合成型。该类纤维毡可包含多层纤维网胎和多层二维纤维布，纤维布的含量决定纤维体积分数，但针刺毡通常体积分数远低于2.5d或三维编织结构。二是模具设计、合模、脱模等方案，其主要涉及构件的成形精度、表面质量等。例如中国专利cn115091786a公开了一种锥筒形纤维增强复合材料的成型方法及成型模具，具体公开了锥筒形构件的成形方法，该方法主要提出了一种先定外型面阴模，然后装配内型面阳模的模具方案，解决产品外型面褶皱与浮胶问题；该方法对纤维编织方案等未见说明，且其筒形构件为锥筒形，锥筒形织物容易由编织工装针刺完成后转移至成形模具，但是对于大尺寸等径回转体热防护材料结构件方面，目前还没有相关技术方案的报道。
r/>技术实现思路
1、针对现有技术存在的技术难题，本专利技术的目的是在于提供一种大尺寸等径回转体抗烧防热复合材料构件的成形方法，该方法直接利用成形内模(阳模)进行纤维毡和纤维织物的铺层并缝制以获得整体低密度+表层高密度织物增强相，并通过注胶方法实现了大尺寸等直径回转体抗烧防热复合材料构件的净尺寸成形，解决了大尺寸等径抗烧蚀防热复合材料构件制备成形的问题，能完成产品的快速、低成本制备，在航天飞行器热防护领域可获得广泛的应用。
2、为了实现上述技术目的，本专利技术提供了一种等径回转体抗烧防热复合材料构件的成形方法，该方法包括以下步骤：
3、1)根据构件形状及尺寸设计模具；所述模具包括圆筒形内模、圆形定位端板及圆筒形外模；所述外模等分为若干块，组合后整体为圆筒形；所述定位端板上设有每块外模与内模间隙尺寸的定位基准面；
4、2)先在内模外表面逐层铺设多层纤维针刺毡，再在最外层纤维针刺毡的表面沿环向铺设纤维织物，且纤维织物的纬纱与环向一致，并将纤维织物的拼接处采用石英纤维纱缝合；
5、3)对纤维针刺毡与纤维织物采用石英纤维纱进行整体缝制，缝制完成后，将定位端板及外模装配好；
6、4)通过注胶、固化和开模，得到复合材料坯体；
7、5)将复合材料坯体通过机加工修整长度尺寸，即得。
8、本专利技术提供的等径回转体抗烧防热复合材料构件的成形方法，通过在内模(阳模)上直接进行纤维织物的编织，实现了净尺寸编织成形，避免了纤维织物从编织模具向成形模具转移时拆装过程带来的织物变形等问题(紧密贴合模具的等直径圆筒形织物相比锥筒形织物脱模和装模过程难度大很多)。特别是纤维织物是采多层低密度纤维针刺毡与高密度纤维织物的复合结构，不但能够实现整体低密度高效隔热，而且保证表层的抗烧性能；同时，高密度织物由于具有相对较高的硬度(纤维毡和布通常较软)，且沿环向铺设的纬向纤维纱均为直纱，其围成圆环时基本无拉伸变形，确定好织物周长后具有很好的维形作用(筒形织物的外周长确定后织物的整体厚度基本确定)，因此，铺层和缝制过程对纤维毡和表层高密度织物的尺寸精度可控，结合成形外模的定形控制，实现了高精度整体成形和材料结构件力学性能及热物理性能的统一。
9、作为一个优选的方案，所述纤维针刺毡为石英纤维毡、高硅氧纤维毡或玻璃纤维毡中至少一种。这些纤维针刺毡为本领域常见的纤维材料，其具有密度低的特点。作为一个优选的方案，所述纤维针刺毡的单层厚度为2～5mm。作为一个优选的方案，所述纤维针刺毡的纤维体积分数为5％～15％。所述纤维针刺毡进一步优选为石英纤维毡。纤维针刺毡的纤维体积分数进一步优选为6％～10％。优选的纤维体积分数条件下既保持了复合材料的低导热和低密度要求，又满足一定的复合材料强度要求。纤维毡单层厚度进一步优选为3～4mm。
10、作为一个优选的方案，所述纤维针刺毡在内模外表面的铺设总厚度d1＝5～30mm。纤维针刺毡的厚度占构件厚度的主要部分，如果其厚度过薄，起不到隔热的作用，如果其厚度太厚，则得到的构件重量较大。
11、作为一个优选的方案，所述纤维织物为2.5d石英纤维织物或2.5d高硅氧纤维织物，2.5d织物结构的纬向纤维纱为直纱。作为一个优选的方案，所述纤维织物的纤维体积分数为35％～48％。所述纤维织物进一步优选为2.5d石英纤维织物，其具有更好的抗烧强度。所述纤维织物的纤维体积分数进一步优选为40％～45％，该纤维体积分数既保证织物具有较好的缝制和维形性能，又保证材料成形后具有高的强度和抗烧性能。
12、作为一个优选的方案，所述纤维织物的厚度d2＝1～5mm。高密度纤维织物主要增加表面的整体密度从而加强抗烧性能，如果其厚度太薄，起到的增强作用较差，如果其厚度太厚，会对构件整体增重影响较大。
13、作为一个优选的方案，所述缝制的方向为回转体轴向，缝制的行距为5～15mm。
14、作为一个优选的方案，所述缝制采用半圆形钩针，钩针半径大于1.5(d1+d2)mm，且小于2(d1+d2)mm，缝制时钩针尖角穿入纤维织物并深入纤维针刺毡底部至相邻针脚穿出，穿入、穿出两针脚间隔l mm，每缝制一针后，下一针针脚穿入位置距上一针穿入位置为2l/3mm；d1为纤维针刺毡的总厚度，d2为纤维织物的厚度。钩针尺寸对缝制的针距和深度影响较大，如果尺寸半径过小无法穿入纤维毡的底部从而无法将纤维针刺毡与纤维织物有效缝制成整体结构；如果尺寸半径过大则使得缝制的针距过大，缝制密度过低，使多层毡和表层织物的层间强度较差。采用所述半径尺寸范围的钩针结合缝制针距的设计能保证纤维的整体成形和较好的缝合密度。
15、作为一个优选的方案，所述缝制采用的石英纤维纱tex数为100～400tex。
16、作为一个优选的方案，所述构件的外径为300～1500mm，壁厚为6～35mm，高度为300～2000mm。所述构件的外径进一步优选为400～1000mm，壁厚进一步优选为12～25mm，高度进一步优选为400～1000mm。
17、本专利技术提供的等径回转体抗烧防热复合材料构件的成形方法，具体包括以下步骤：
18、1)根据回转体构件的形状和尺寸设计模具，模具包括圆筒形内模(阳模)、定位端板及圆筒形外模(阴模)；所述外模等分为若干块(一般可以分为2～10块)，组合后整体为圆筒形；所述定位端板上设有每块外本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种等径回转体抗烧防热复合材料构件的成形方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种等径回转体抗烧防热复合材料构件的成形方法，其特征在于：所述纤维针刺毡为石英纤维毡、高硅氧纤维毡或玻璃纤维毡中至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的一种等径回转体抗烧防热复合材料构件的成形方法，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的一种等径回转体抗烧防热复合材料构件的成形方法，其特征在于：所述纤维织物为2.5D石英纤维织物或2.5D高硅氧纤维织物。
5.根据权利要求1或4所述的一种等径回转体抗烧防热复合材料构件的成形方法，其特征在于：
6.根据权利要求1所述的一种等径回转体抗烧防热复合材料构件的成形方法，其特征在于：
7.根据权利要求1或6所述的一种等径回转体抗烧防热复合材料构件的成形方法，其特征在于：所述缝制采用的石英纤维纱TEX数为100～400TEX。
8.根据权利要求1、2、4或6所述的一种等径回转体抗烧防热复合材料构件的成形方法，其特征在于：所述构件的外径为300～1500mm，壁厚为6～35mm，高度为300～2000mm。
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【技术特征摘要】
1.一种等径回转体抗烧防热复合材料构件的成形方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种等径回转体抗烧防热复合材料构件的成形方法，其特征在于：所述纤维针刺毡为石英纤维毡、高硅氧纤维毡或玻璃纤维毡中至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的一种等径回转体抗烧防热复合材料构件的成形方法，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的一种等径回转体抗烧防热复合材料构件的成形方法，其特征在于：所述纤维织物为2.5d石英纤维织物或2.5d高硅氧纤维织物。
5.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：费厚军，刘鹏，李晶，陈子昂，曹杰，吴为，李然，孙冀，
申请(专利权)人：长沙思云新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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