[發明專利]熱塑性復合材料在軌拉拔成型制管工藝

在審

• 申請號: 201810901485.X
• 申請日: 2018-08-09
• 公開（公告）號: CN109130154A
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發明（設計）人: 嚴飆;劉明瑞;秦禮;彭福軍;尹紅靈;耿海峰;彭雄奇
• 申請（專利權）人: 上海宇航系統工程研究所
• 主分類號: B29C53/48
• 分類號: B29C53/48
• 代理公司: 上海航天局專利中心 31107
• 代理人: 王海濤

本發明公開了一種熱塑性復合材料板材連續在軌拉拔制管的成型方法，包括如下步驟：步驟1：熱塑性復合材料板材在紅外線燈的照射下高溫放卷，卷料在外力作用下逐漸展平，進入成型階段；步驟2：熱塑性復合材料板材在高溫輔助成形模具中經過預壓成型，板料開始一小段形成彎曲段；步驟3：熱塑性復合材料板料經過預壓成型后，在外力的拉力作用下進入漸進過渡段，板料兩端逐漸靠攏并形成搭接。步驟4：在管材搭接的部分進行焊接，而后冷卻管材，固定形狀。根據所需管材長度進行切割。本發明避免了成形過程中變形量過大和二次加熱的能量耗散，能夠大大提高生產效率，縮短生產周期，可以推廣應用。

技術領域

本發明為一種航天用管材連續在軌拉拔制管的成型方法，具體是熱塑性復合材料板材放卷、拉拔成型和焊接過程。

背景技術

管材在連續在軌拉拔設備采用火箭將熱塑性復合材料運送入軌,由太空制造機器人完成產品的加工。該方法可實現管材結構的快速制造，節省在軌貯存空間、降低成本,為空間大型設施的建設奠定基礎，填補國內空白。熱塑性復合材料板材的在軌連續拉拔過程包括板材的放卷、成型和焊接過程。其中，板材經過預成型模具，板料過渡模具和定性模具成形出管材。該步驟是成型的關鍵，決定能否成形出管材及成形出的管材質量是否符合實際需求。若是板材直接成形出管材則變形量過大，得到的管材難以達到實際的要求，復合材料板材也不能連續成形出管材。

發明內容

本發明針對太空中管材在軌連續拉拔成型技術中存在的上述難題，提供了一種熱塑性樹復合材料板材在軌連續制管的方法。

本發明是通過以下技術方案實現的，如下步驟：

步驟1：熱塑性復合材料板材在紅外線燈的照射下高溫放卷，卷料在外力作用下逐漸展平，進入成型階段；

步驟2：熱塑性復合材料板材在高溫輔助成形模具中經過預壓成型，板料開始一小段形成彎曲段；

步驟3：熱塑性復合材料板料經過預壓成型后，在外力的拉力作用下進入漸進過渡段，板料兩端逐漸靠攏并形成搭接。

步驟4：在管材搭接的部分進行焊接，而后冷卻管材，固定形狀。根據所需管材長度進行切割。

優選地，所述步驟1，具體為：熱塑性復合板材放卷過程中溫度設置要保證材料處于高彈態的狀態，保證材料的伸展性。同時溫度不要設置過高將材料的基體融化。

優選地，所述步驟2，具體為：所述輔助成形模具近似為半喇叭形狀，即下模具板材進入端彎曲性較低，近似為平直狀態，板材成型后輸出端彎曲性較高，近似為半圓形；上模具板材進入端、輸出端彎曲度與下模具配合。輔助模具的板料進入端與輸出端的形狀的調節與控制，以及模具長度的控制對成形出的管材形狀與質量都有很大的影響，需根據自身要求進行調節。

優選地，所述步驟3，具體為：預壓成型后的熱塑性復合材料板材在上下模具固定不動的條件下繼續拉擠成型進入漸進成型模具，逐漸得到復合材料管材。

優選地，所述步驟4：焊接階段配合定形管套，防止焊接過程中出現回彈現象。

本發明的有益效果是，本發明利用特殊設計的上下模具，使熱塑性復合材料板材在高溫下進行放卷、拉拔成型，焊接的連續在軌拉拔制管工藝，避免了成形過程中變形量過大和二次加熱的能量耗散，能夠大大提高生產效率，縮短生產周期，可以推廣應用。

附圖說明

圖1為本發明提供的熱塑性復合材料板材連續在軌拉拔成型制管工藝的整體示意圖；

圖2為根據本發明提供的熱塑性復合材料板材成形在軌拉拔成型制管工藝的常溫和加熱的放卷過程示意圖；

圖3為根據本發明提供的熱塑性復合材料板材成形在軌拉拔成型制管工藝的預壓，拉擠成型結構示意圖。

具體實施方式