[發明專利]大直徑發動機殼體石膏芯模成型方法

在審

• 申請號: 202010864787.1
• 申請日: 2020-08-25
• 公開（公告）號: CN111957901A
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 楊志超;姚桂平;高李帥;張玉男
• 申請（專利權）人: 湖北三江航天江北機械工程有限公司
• 主分類號: B22C9/10
• 分類號: B22C9/10;B22C7/06
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 胡鎮西;張繼東

本發明涉及火箭發動機工裝領域，公開了一種大直徑發動機殼體石膏芯模成型方法，包括如下步驟：芯模骨架組裝、芯模表面防護、玻璃纖維網格纏繞、環氧樹脂固化、配制石膏混合干料、刮制石膏、石膏芯模毛料干燥，最后通過機加成型，制得成型石膏芯模。本發明大直徑發動機殼體石膏芯模成型方法，在芯模骨架表面進行玻璃纖維網格纏繞，消除各型板接縫處的變形，有效避免石膏出現裂縫。

技術領域

本發明涉及火箭發動機工裝領域，具體涉及一種大直徑發動機殼體石膏芯模成型方法。

背景技術

隨著航天與航空需求不斷增加，發動機殼體輕質量、高強度、穩定性、底成本化、短周期化決定著行業的發展快慢。由于復合材料具有輕質、高強、耐腐蝕、可設計性強等優點，現在已經作為航天與航空發動機的主要原料。

目前，隨著運載重量與射程的增加，對于大直徑發動機殼體需求日益增加，對于短型大直徑發動機可采用砂芯模或者結構強度高的簡易石膏芯模，但是對于大長徑比的發動機，采用砂芯模會導致成型時重量過大不易操作。而采用石膏芯模時，芯模會受到纏繞導致的壓力，重力產生的繞度及旋轉過程產生的慣性力，當長徑比增加后重力產生的撓度以及旋轉過程產生慣性力會導致芯軸與包覆板變形，尤其是在型板對接位置會產生相對變形使石膏開裂，從而導致內絕熱層質量問題。

目前已有提高芯軸強度與改性石膏比例的方法來減少裂紋，但這些操作會增加原料成本，且剛性難以保證，所以，大直徑發動機殼體石膏成型依然存在著質量難以保證的難題。

發明內容

本發明的目的就是針對上述技術的不足，提供一種大直徑發動機殼體石膏芯模成型方法，在芯模骨架表面進行玻璃纖維網格纏繞，消除各型板接縫處的變形，有效避免石膏出現裂縫。

為實現上述目的，本發明所設計的大直徑發動機殼體石膏芯模成型方法，包括如下步驟：

A)芯模骨架組裝：根據大直徑發動機殼體內絕熱層型面要求設計并制作各金屬零件，將已生產的金屬零件進行組裝，并在外部安裝鋁合金包覆板，得到芯模骨架；

B)芯模表面防護：使用聚四氟乙烯玻纖膠帶無縫隙、褶皺全部覆蓋粘貼在芯模骨架前、后封頭擋板至赤道線部位，使用聚四氟乙烯帶全部覆蓋粘貼在芯模骨架直筒段部位，芯模骨架直筒段的聚四氟乙烯帶與前、后封頭部位的聚四氟乙烯玻纖膠帶之間搭接尺寸大于20mm，芯模骨架直筒段的聚四氟乙烯帶自身纏繞的搭接尺寸為10～30mm；

C)玻璃纖維網格纏繞：將浸透環氧樹脂的玻璃纖維縱向網格纏繞在芯模骨架表面，纏繞次數為1～3次；

D)環氧樹脂固化：將纏繞后的芯模骨架放入烘箱按室溫→90℃/3h→125℃/2h→150℃/6h進行固化，升溫速率為1～2℃/min，隨爐冷卻致50℃以下，得網格纏繞芯模骨架；

E)配制石膏混合干料：將模型石膏粉、硅酸鹽水泥、磷酸鹽類緩凝劑按重量比(65.2～70)：(29～34)：(0.8～1.2)均勻混合，得到石膏混合干料；

F)刮制石膏：將石膏混合干料與水按重量比(100～110)：(50～60)加入到石膏噴涂機中攪拌均勻，然后噴在綁有寬15mm、厚3mm扁麻帶的網格纏繞芯模骨架表面，得到石膏芯模毛料；

G)石膏芯模毛料干燥：先對石膏芯模毛料自然風干2天，再50℃烘干48h；

H)機加成型：對干燥后的石膏芯模毛料按照設計尺寸進行機加，制得成型石膏芯模。

優選的，所述步驟A)中，所述芯模骨架的繞度變形量＜0.5mm，鋁合金包覆板變形量＜3mm。

優選的，所述步驟C)中，環氧樹脂為JCBR01樹脂。

優選的，所述步驟C)中，每次網格纏繞紗束之間的距離為50～70mm。