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缠绕成型应用于碳纤维贮运发射箱体制造中

  江苏bet娱乐平台科技:军事国防是国家力量的根本,集贮存、运输、发射为一体的箱式发射技术已经成为目前弹箭武器研究领域的重点,碳纤维复合材料拥有质轻高强、耐腐蚀、耐磨损、抗冲击等优势,可将其用于导弹贮运发射箱的制作中。贮运发射箱箱体最初采用手糊工艺制造,存在原材料利用率低、生产效率低、制造成本高等缺点,我们可以根据这些将碳纤维箱体的成型工艺改为缠绕成型工艺。
  1、设计准备
 
  碳纤维(wei)复合材(cai)(cai)料发射(she)(she)箱(xiang)(xiang)箱(xiang)(xiang)体(ti)缠(chan)(chan)绕成型工(gong)艺(yi)所用材(cai)(cai)料主要有(you)碳纤维(wei)增强材(cai)(cai)料、树脂(zhi)(zhi)基体(ti)、固化(hua)剂(ji)、功(gong)能(neng)材(cai)(cai)料、脱模剂(ji)及(ji)其他(ta)助剂(ji)。bet娱乐平台采用整体(ti)化(hua)设(she)(she)计(ji)(ji)方法(fa),将(jiang)防潮(chao)阻隔(ge)、电磁(ci)屏(ping)蔽等(deng)功(gong)能(neng)融(rong)于结(jie)构设(she)(she)计(ji)(ji)之中,根据刚强度要求,通过有(you)限(xian)元(yuan)分析优化(hua)出最佳箱(xiang)(xiang)体(ti)结(jie)构。再以质量为(wei)控制(zhi)目(mu)标(biao),将(jiang)材(cai)(cai)料参数(shu)代入成熟(shu)的(de)(de)数(shu)学计(ji)(ji)算公式,推导出箱(xiang)(xiang)体(ti)的(de)(de)纤维(wei)含量和铺层层数(shu),从而实(shi)现箱(xiang)(xiang)体(ti)结(jie)构与功(gong)能(neng)一体(ti)化(hua)设(she)(she)计(ji)(ji),最终发射(she)(she)箱(xiang)(xiang)箱(xiang)(xiang)体(ti)设(she)(she)计(ji)(ji)为(wei)矩形。根据以往手糊工(gong)艺(yi)的(de)(de)缺(que)点,我们采用纤维(wei)缠(chan)(chan)绕成型,纤维(wei)缠(chan)(chan)绕成型是(shi)在(zai)缠(chan)(chan)绕机上(shang),将(jiang)浸渍树脂(zhi)(zhi)的(de)(de)纤维(wei)均匀(yun)的(de)(de)、有(you)规律的(de)(de)缠(chan)(chan)绕在(zai)一个转动的(de)(de)芯模上(shang),最后固化(hua),除去芯模获(huo)得制(zhi)件。
  2、缠绕工(gong)艺(yi)
 
  (1)内(nei)层(ceng)缠(chan)(chan)绕(rao)(rao)(rao)(rao)。将(jiang)纤(xian)维(wei)从纱架上引出,使其经过(guo)浸胶槽、张(zhang)力(li)(li)(li)(li)控(kong)制(zhi)系统(tong)、导向环,最后搭接到芯(xin)模上。开启(qi)缠(chan)(chan)绕(rao)(rao)(rao)(rao)机,按照设(she)定程序进(jin)行(xing)缠(chan)(chan)绕(rao)(rao)(rao)(rao),用卡尺测(ce)量(liang)壁厚(hou)达到设(she)计要求后,停止运行(xing),将(jiang)纤(xian)维(wei)剪断。复(fu)合(he)材料(liao)箱体(ti)具有多(duo)种(zhong)材料(liao)多(duo)层(ceng)组合(he)矩形截面薄壁结构特点,其缠(chan)(chan)绕(rao)(rao)(rao)(rao)张(zhang)力(li)(li)(li)(li)控(kong)制(zhi)对(dui)于箱体(ti)的(de)致(zhi)密(mi)性与壁厚(hou)均匀性至关(guan)重(zhong)要。设(she)计研究利(li)于纤(xian)维(wei)缠(chan)(chan)绕(rao)(rao)(rao)(rao)的(de)逐层(ceng)张(zhang)力(li)(li)(li)(li)递减(jian)制(zhi)度(du)。由于纤(xian)维(wei)是一层(ceng)一层(ceng)缠(chan)(chan)绕(rao)(rao)(rao)(rao)到芯(xin)模上,每缠(chan)(chan)绕(rao)(rao)(rao)(rao)一层(ceng)均对(dui)前一层(ceng)的(de)纤(xian)维(wei)产生压力(li)(li)(li)(li),从而使前一层(ceng)变(bian)松,为(wei)了保证(zheng)各层(ceng)纤(xian)维(wei)的(de)最后张(zhang)力(li)(li)(li)(li)相同,使之共同受(shou)力(li)(li)(li)(li),通过(guo)研究张(zhang)力(li)(li)(li)(li)与缠(chan)(chan)绕(rao)(rao)(rao)(rao)芯(xin)模的(de)刚(gang)度(du)、缠(chan)(chan)绕(rao)(rao)(rao)(rao)制(zhi)品的(de)厚(hou)度(du)、纤(xian)维(wei)的(de)强度(du)和含量(liang)、缠(chan)(chan)绕(rao)(rao)(rao)(rao)线型(xing)等之间的(de)影响(xiang)关(guan)系,优化确定缠(chan)(chan)绕(rao)(rao)(rao)(rao)张(zhang)力(li)(li)(li)(li)控(kong)制(zhi)参(can)数。
 
  (2)功(gong)(gong)能层(ceng)铺(pu)(pu)(pu)(pu)放(fang)(fang)。研(yan)究设计专用(yong)的(de)功(gong)(gong)能层(ceng)材(cai)(cai)料(liao)铺(pu)(pu)(pu)(pu)放(fang)(fang)复合机构,采用(yong)在(zai)线涂(tu)(tu)胶压(ya)合工艺(yi)实(shi)现材(cai)(cai)料(liao)复合铺(pu)(pu)(pu)(pu)放(fang)(fang)。铺(pu)(pu)(pu)(pu)放(fang)(fang)过程中首先在(zai)预固(gu)化(hua)(hua)的(de)内层(ceng)坯体表面(mian)均匀涂(tu)(tu)刷(shua)一层(ceng)环氧胶液,然(ran)后将裁剪好(hao)的(de)阻隔层(ceng)薄膜材(cai)(cai)料(liao)通过铺(pu)(pu)(pu)(pu)放(fang)(fang)结构上的(de)供料(liao)卷沿(yan)长度(du)方向(xiang)进(jin)行(xing)铺(pu)(pu)(pu)(pu)放(fang)(fang),并用(yong)胶辊进(jin)行(xing)压(ya)实(shi)和排除层(ceng)间(jian)(jian)气(qi)泡,预固(gu)化(hua)(hua)一定时(shi)间(jian)(jian)。在(zai)充分(fen)压(ya)实(shi)并完全排除层(ceng)间(jian)(jian)气(qi)泡的(de)阻隔层(ceng)薄膜表面(mian),均匀涂(tu)(tu)刷(shua)一层(ceng)环氧胶液,将导电屏蔽层(ceng)材(cai)(cai)料(liao)沿(yan)长度(du)方向(xiang)铺(pu)(pu)(pu)(pu)放(fang)(fang)、压(ya)实(shi),同(tong)时(shi)在(zai)其外表面(mian)涂(tu)(tu)刷(shua)一层(ceng)环氧胶液进(jin)行(xing)封闭,然(ran)后固(gu)化(hua)(hua)一定时(shi)间(jian)(jian)再(zai)进(jin)行(xing)后续纤维结构层(ceng)的(de)缠绕。
 
  (3)外层缠绕。将(jiang)纤维搭接到箱体上(shang),按照(zhao)缠绕内层的方法缠绕外层,直至达到设(she)计(ji)厚度。
  3、性(xing)能检验
 
  为验证缠绕成型的碳纤维发射箱体是否满足设计技术要求,bet娱乐平台对样件按照国军标的要求进行了试验验证,试验项目有尺寸、材料力学性能、透湿率、耐烧蚀性等。试验结果表面箱体各项性能均满足指标要求。目前该箱体已正式投产,并批量使用。
  4、总(zong)结
 
  通过缠绕成型制造的碳纤维复合材料箱体,相比传统手糊成型工艺,具有原材料利用率高、制造效率高、制造成本低等优点。通过螺旋缠绕方式制造碳纤维复合材料箱体,能够突破矩形截面箱体缠绕张力控制与功能层快速铺放等关键技术,实现发射箱箱体近零拔模斜度成型,各项性能均满足指标要求,解决了碳纤维复合材料箱体质量与成本的控制难题。
 
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