[發明專利]一種無機酚醛氣凝膠熱防護層的加工方法

有效

• 申請號: 201911398374.2
• 申請日: 2019-12-30
• 公開（公告）號: CN111300537B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發明（設計）人: 施文昊;胡興鴻;劉臻子;尹天宇;周子釗
• 申請（專利權）人: 北京航星機器制造有限公司
• 主分類號: B26F1/16
• 分類號: B26F1/16
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 王永芳

本發明涉及機械加工技術領域，公開了一種無機酚醛氣凝膠熱防護層的加工方法，包括以下步驟：S1：無機酚醛氣凝膠熱防護層加工切削刀具與切削溫度參數的選擇：使用一般切削參數，選用硬質合金刀具進行無機酚醛氣凝膠熱防護層及疊層加工；S2：無機酚醛氣凝膠熱防護層加工切削力參數的確定：選取進給速度為F50，轉速為S800工藝參數進行疊層鉆孔加工；S3：按照步驟S1、S2中確定的加工參數對熱防護層進行加工，加工過程中對加工參數進行優化；本申請通過無機酚醛氣凝膠熱防護層的機械加工工藝研究，以確認加工過程最優切削參數、切削溫度、刀具的選用，從而使無機酚醛氣凝膠的產品得到良好的實際加工效果。

技術領域

本發明涉及機械加工技術領域，它尤其是一種無機酚醛氣凝膠熱防護層的加工方法。

背景技術

無機酚醛氣凝膠(IPA)作為一種由納米顆粒交聯而成的三維網絡結構，以其超低密度，高孔隙率，低熱/電導率等優勢受到越來越多的關注。

由于無機酚醛氣凝膠的孔體積、孔徑分布及比表面積等都在可控的范圍內，因此擁有較高比表面積和孔隙率，卓越的熱學和力學性，成功應用在超級電容器、吸附材料、催化劑載體等方面。無機酚醛氣凝膠作為最有前途的新型高效絕熱材料之一，已成為航空航天領域的首選材料。

20世紀90年代，美國NASA Ames研究中心以酚醛樹脂為基體，碳纖維為增強體，通過聚合物相分離原理，開發了具有多孔結構的低密度燒蝕材料，成功應用于“星塵號”返回艙和“獵戶座計劃”的大面積熱防護結構，開啟了多孔材料在太空探索領域的應用。

由于無機酚醛類樹脂復合材料層間剪切強度相對較低，脆性大，易掉渣，易變形，機加過程中由于材料特殊性不能使用冷卻液，刀具磨損嚴重，為防止機加過程中材料產生變形對裝夾工具要求較高，機加過程與金屬材料相比，其走刀過程、吃刀量的控制要求也比較復雜。

發明內容

本發明解決的技術問題是：通過對無機酚醛氣凝膠機加(銑削)、疊層加工(銑削、鉆孔)進行相關試驗，對切削力、切削溫度進行了檢測，最終確定了無機酚醛氣凝膠的最優的機加參數。

本發明的技術解決方案是：一種無機酚醛氣凝膠熱防護層的加工方法，包括以下步驟：

S1：無機酚醛氣凝膠熱防護層加工切削刀具與切削溫度參數的選擇：使用一般切削參數，選用硬質合金刀具進行無機酚醛氣凝膠熱防護層及疊層加工；

S2：無機酚醛氣凝膠熱防護層加工切削力參數的確定：選取進給速度為F50，轉速為S800工藝參數進行疊層鉆孔加工；

S3：按照步驟S1、S2中確定的加工參數對熱防護層進行加工，加工過程中對加工參數進行優化。

進一步地，步驟S1中，通過不同刀具對無機酚醛氣凝膠進行機械加工試驗，從加工表面質量，刀具磨損度、切削溫度綜合要素評價，來確定切削刀具與切削溫度參數。通過工藝試驗，可知IPA材料鉆削溫度較低。并對鉆孔、銑削加工后的刀具在超景深顯微鏡下進行觀察，硬質合金銑刀僅有輕微磨損，推斷對于IPA材料的銑削鉆孔加工，控制切削溫度對于提高IPA材料的加工質量具有重要意義。

進一步地，步驟S2中，通過調整無機酚醛氣凝膠機械加工時的切削參數，以切削力小于粘合力的20％-40％標準，來確定切削力參數。調整時盡可能的提高轉速從而使切削速度達到一定程度，以抑制毛刺，經過試驗得知，在進給速度為100mm/min時，轉速n＝2000r/min時的軸向力最小，均可將切削力控制在小于粘合力20％-40％范圍內。

進一步地，切削力控制在小于粘合力20％-40％時，粘接面積低于不影響粘接強度的最小粘接面積時，采用降低切寬或切深的方法減小切削力。