一种环形构件的制备方法、RTM模具、高温裂解模具技术

本申请实施例提供一种环形构件的制备方法，包括如下步骤：S1准备织物预制件。S2将S1中得到的预制件整体置于RTM工装的内盖上，所述石墨芯与RTM工装的内盖楔合，按顺序安装其余RTM工装部件并通过螺栓固定，完成RTM模具的组装，检测封装的气密性和压降。S3制备浸渍液，固化，完成织物的定型。S4将定型的织物与石墨芯置于高温裂解模具的大端盖板上，按顺序完成高温裂解模具组装，并进行高温裂解。S5按顺序循环执行S3与S4步骤N次，其中3≤N≤10，最终得到致密毛坯构件，本申请主要通过RTM浸渍裂解(RTIP)工艺制备整体加筋结构陶瓷基复合材料环形构件坯料。满足材料一体成型的需求，实用性极强。性极强。性极强。

【技术实现步骤摘要】
一种环形构件的制备方法、RTM模具、高温裂解模具


[0001]本申请涉及一种陶瓷基复合材料材料的成型领域；具体涉及一种整体加筋结构陶瓷基复合材料环形构件的制备方法和制备模具。

技术介绍

[0002]陶瓷基复合材料具有比强度/比模量高、耐高温、抗氧化、耐腐蚀、热胀系数小、耐热冲击等优异性能，特别适用于极高速飞行器防热结构材料与追求尺寸稳定性的好精度航天器结构材料上。为保证航天器内部器件的使用环境，同时尽量减少结构重量，增大内部有效空间。防热结构与隔热材料的布局与优化设计便成为航天器整体热结构优化的重点。
[0003]以连续碳纤维增韧的陶瓷基复合材料，以其自身优异性能，被作为整体框结构的材料。将陶瓷基复合材料构件制成整体环框，并辅以加强筋提高结构刚度，极大的降低了结构的整体密度。同时加强筋之间的开放空间也为防隔热一体化功能设计提供了潜力。但陶瓷基复合材料具有极高的脆性和硬性，其成型加工难度特别大，尤其是复杂曲面的加工，对材料的尺寸和型面精度要求特别高，若其中一处位置偏差则导致整体结构偏差。因此，在整体加筋结构陶瓷基复合材料环形构件的坯料成型阶段，型面精度要求特别严格，若成型精度不理想则极易导致整件结构材料报废，浪费大量的人力、物力和财力，所以整体加筋结构陶瓷基复合材料环形构件的坯料成型基本要求近净尺寸成型。
[0004]已有的整体加筋结构件受制于制备方法与模具的限制，难以实现大尺寸构件的近净尺寸成型，需通过大量机加去除表面连续纤维层以保证配合型面的轮廓度，对构件的承载能力与表面抗氧化能力都会带来不利影响，从而限制了此类结构在新型航天器结构上的应用。如实现适用于大尺寸、复杂曲面形状的整体加筋式陶瓷基复合材料环形构件的近净尺寸成型制备，将为新型航天器轻质结构
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防隔热一体化设计提供更好的选择。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术缺陷之一，本申请实施例中提供了一种环形构件的制备方法。
[0006]根据本申请实施例的第一个方面，提供了一种环形构件的制备方法，包括如下步骤：
[0007]S1准备织物预制件，将石墨芯置于织物预制件加强筋之间的开放空间；
[0008]S2将S1中得到的预制件整体置于RTM工装的内盖上，所述石墨芯与RTM工装的内盖楔合，按顺序安装其余RTM工装部件并通过螺栓固定，完成RTM模具的组装，将所述RTM模具与气瓶连接，检测封装的气密性和压降。
[0009]S3制备浸渍液，将浸渍液浸入RTM模具内，固化，完成织物的定型；
[0010]S4将定型的织物与石墨芯置于高温裂解模具的大端盖板上，按顺序安装其余高温裂解工装部件，并通过螺栓固定，完成高温裂解模具组装，并进行高温裂解；
[0011]S5按顺序循环执行S3与S4步骤N次，其中3≤N≤10，最终得到致密毛坯构件。
[0012]作为本申请的优选方案，所述环形构件为整体加筋结构陶瓷基复合材料环形构
件。
[0013]作为本申请的优选方案，所述石墨芯包括两个相对的侧芯，一中间块芯设于两侧芯之间，所述石墨芯安装时，优先安装两个侧芯，后安装中间块芯，并通过中间块芯支撑稳定两个侧芯。
[0014]作为本申请的优选方案，所述石墨芯设置凸台，所述内盖上设置凹槽，对应凸台与凹槽插接形成楔形定位结构。
[0015]作为本申请的优选方案，所述RTM工装部件还包括端盖，所述内盖与所述端盖配合后，接下来RTM模具的组装步骤如下：首先，沿产品外缘在端盖上安装原腔和内阴模；
[0016]其次，在对应位置安装小端内盖和小端盖板；
[0017]再次，安装左端盖和右端盖；
[0018]最终，通过螺栓连接对应所述RTM工装部件，完成整体加固。
[0019]作为本申请的优选方案，所述浸渍液为聚碳硅烷和液相聚碳硅烷混合物。
[0020]作为本申请的优选方案，所述高温裂解工装部件还包括大端盖板，所述大端盖板上设置定位凹槽，所述石墨芯上的定位凸台与对应的定位凹槽插接形成楔形定位结构。
[0021]作为本申请的优选方案，所述大端盖板与所述石墨芯配合后，所述高温裂解模具组装步骤还包括：首先，顺次安装内阴模、外阴模和小端盖板；
[0022]其次，通过螺栓连接对应所述高温裂解工装部件，完成整体加固。
[0023]作为本申请的优选方案，当N＝1时，所述RTM模具为首轮RTM定型工装；当N＞1时，所述RTM模具为仿形浸渍RTM工装，其中所述仿形浸渍RTM工装的型腔，相较于所述首轮RTM定型工装的型腔，增加了宽度和高度，以满足RTM浸渍固化目的；所述首轮RTM定型工装的型腔，与所述环形构件的最终尺寸一致；所述高温裂解模具的型腔，与所述环形构件的最终尺寸一致。
[0024]根据本申请实施例的第二个方面，提供了一种RTM模具，应用于上述的制备方法中，所述RTM模具包括上端盖、下端盖、内盖、石墨芯、左端盖、右端盖、型腔、内阴模和定位板，所述内盖为殷钢材质，所述石墨芯为石墨材质。
[0025]作为本申请的优选方案，所述RTM模具为首轮RTM定型工装和仿形浸渍RTM工装中的一种，其中首轮RTM定型工装的型腔为原腔，仿形浸渍RTM工装的型腔为变腔。
[0026]作为本申请的优选方案，所述石墨芯设于所述RTM模具中心，所述内盖和端盖以所述石墨芯为中心对称分布于所述RTM模具的顶端和底端；所述型腔、变腔和内阴模水平环绕式分布于所述石墨芯外。
[0027]根据本申请实施例的第三个方面，提供了一种高温裂解模具，应用于上述制备方法中，所述高温裂解模具包括盖板、陶瓷基盖板、石墨芯、外阴模、内阴模、螺栓和螺母，所述石墨芯设于所述高温裂解模具中心，所述盖板和陶瓷基盖板以石墨芯为中心，分布于高温裂解模具的顶端和底端，所述内阴模和外阴模水平环绕式分布于所述石墨芯外。
[0028]采用本申请实施例中提供的环形构件的制备方法，可以满足使用RTIP工艺进行整体加筋结构陶瓷基复合材料环形构件的制备，满足整体加筋结构陶瓷基复合材料环形构件的一体成型需求，为材料制备提供极大的便利。
附图说明
[0029]此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0030]图1为本申请RTM模具的装配主视图；
[0031]图2为本申请殷钢内盖与石墨芯接触面主视图；
[0032]图3为本申请高温裂解模具的装配主视图；
[0033]图4为本申请高温裂解模具盖板与石墨芯接触面示意图。
[0034]其中：上下端盖1，内盖2，定位凹槽3，外阴模4，左右端盖5，盖板6，螺孔7，螺栓8。
具体实施方式
[0035]为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环形构件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1准备织物预制件，将石墨芯置于织物预制件加强筋之间的开放空间；S2将S1中得到的预制件整体置于RTM工装的内盖上，所述石墨芯与RTM工装的内盖楔合，按顺序安装其余RTM工装部件并通过螺栓固定，完成RTM模具的组装，将所述RTM模具与气瓶连接，检测封装的气密性和压降。S3制备浸渍液，将浸渍液浸入RTM模具内，固化，完成织物的定型；S4将定型的织物与石墨芯置于高温裂解模具的大端盖板上，按顺序安装其余高温裂解工装部件，并通过螺栓固定，完成高温裂解模具组装，并进行高温裂解；S5按顺序循环执行S3与S4步骤N次，其中3≤N≤10，最终得到致密毛坯构件。2.根据权利要求1所述的环形构件的制备方法，其特征在于，所述环形构件为整体加筋结构陶瓷基复合材料环形构件。3.根据权利要求1所述的环形构件的制备方法，其特征在于，所述石墨芯包括两个相对的侧芯，一中间块芯设于两侧芯之间，所述石墨芯安装时，优先安装两个侧芯，后安装中间块芯，并通过中间块芯支撑稳定两个侧芯。4.根据权利要求1所述的环形构件的制备方法，其特征在于，所述石墨芯设置凸台，所述内盖上设置凹槽，对应凸台与凹槽插接形成楔形定位结构。5.根据权利要求1或4所述的环形构件的制备方法，其特征在于，所述RTM工装部件还包括端盖，所述内盖与所述端盖配合后，接下来RTM模具的组装步骤如下：首先，沿产品外缘在端盖上安装原腔和内阴模；其次，在对应位置安装小端内盖和小端盖板；再次，安装左端盖和右端盖；最终，通过螺栓连接对应所述RTM工装部件，完成整体加固。6.根据权利要求1所述的环形构件的制备方法，其特征在于，所述浸渍液为聚碳硅烷和液相聚碳硅烷混合物。7.根据权利要求1所述的环形构件的制备方法，其特征在于，所述高温裂解工装部件还包括大端盖板，所述大端盖板上设置定位凹槽，所述石墨芯上的定位凸台与对应的定位凹槽插接...

【专利技术属性】
技术研发人员：李军平，袁泽帅，陈铮，韩渤涛，孙文婷，马登浩，张震，梅敏，
申请(专利权)人：航天材料及工艺研究所，
类型：发明
国别省市：