CN113119490A - 一体化成型可进行电磁屏蔽的复合材料舱体及其成型工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种一体化成型可进行电磁屏蔽的复合材料舱体及其成型工艺，该结构包括若干翼片和筒体，若干翼片与筒体一体成型，筒体包括复合材料结构层、电磁屏蔽功能层和复合材料结构层内层，复合材料结构层内包有电磁屏蔽功能层，电磁屏蔽功能层内包有复合材料结构层内层。解决了现有技术舱体无法电磁屏蔽，薄壁结构金属加工难度大、周期长的技术问题的技术问题，本发明采用预浸料铺放工艺制备而成，具有高强度，电磁屏蔽，质量轻和低成本等优点，单件生产周期为24h，成型后一体化舱体具有良好的尺寸精度，不需要2次加工。

Description

一体化成型可进行电磁屏蔽的复合材料舱体及其成型工艺
技术领域
本发明涉及一种一体化成型可进行电磁屏蔽的复合材料舱体及其成型工艺，属于复合材料舱体技术领域。
背景技术
复合材料舱体常用于制作军工导弹壳体，复合材料舱体及翼片的发展和研制，已经经历了10余年的探索及应用，取得了较大进步和发展，近年来，传统的金属舱体及翼片因重量大、加工周期长而逐渐退出历史舞台，轻量化复合材料结构舱体及翼片已经成为新趋势，因此舱体屏蔽法案、翼片与舱体轻量化设计方案十分重要。与传统舱体与翼片机械装配相比，舱体与翼片一体化成型减少装配周期，提高生产效率，舱体与翼片一体化成型的设计方案近年来成为国内外探讨的热点。
发明内容
本发明为了解决舱体不能电磁屏蔽，薄壁结构金属加工难度大、周期长的技术问题，提出一种一体化成型可进行电磁屏蔽的复合材料舱体及其成型工艺。
本发明提出一种一体化成型可进行电磁屏蔽的复合材料舱体，包括若干翼片和筒体，若干翼片与筒体一体成型，所述筒体包括复合材料结构层、电磁屏蔽功能层和复合材料结构层内层，所述复合材料结构层内包有电磁屏蔽功能层，所述电磁屏蔽功能层内包有复合材料结构层内层。
优选地，所述复合材料结构层厚度为1mm-4mm。
优选地，所述电磁屏蔽功能层厚度为0.2mm-1mm。
优选地，所述翼片厚度为2mm-6mm，为板式结构。
优选地，所述复合材料结构层和翼片的原材料为增强材料及基体材料制作的预浸料。
优选地，所述增强材料为碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维及石英纤维中的一种。
优选地，所述基体树脂为环氧树脂、双马树脂、聚酯树脂及氰酸酯树脂中的一种。
优选地，所述电磁屏蔽功能层为编织的金属网。
一种所述的一体化成型可进行电磁屏蔽的复合材料舱体的成型工艺，具体包括以下步骤：
(1)、准备舱体一体化成型模具；清理模具表面，对模具预热后在表面均匀涂刷脱模剂；
(2)、准备复合材料结构层、翼片原材料及电磁屏蔽功能层原材料；
(3)、在预热的模具的芯模的外壁上铺设复合材料结构层内层及电磁屏蔽功能层；
(4)、在预热的模具的外加压模的上部分及下部分表面铺设复合材料结构层及翼片；
(5)、铺设完毕后，将芯模及外加压模进行组装，用螺栓及销孔连接，在外加压模上下表面进行均匀加压至上下模具表面完全贴合，其间隙≤0.1mm；
(6)、合模到位后，对模具进行加热固化，固化后，待模具自然冷却后按顺序拆除外加压模及芯模，取出制品；
(7)、将制品按照图纸加工至制定尺寸完成可进行电磁屏蔽的复合材料舱体的制备。
优选地，所述舱体一体化成型模具为不锈钢材质模具，其包括外加压模和芯模，所述外加压模包括上下两部分分体结构。
本发明所述的一体化成型可进行电磁屏蔽的复合材料舱体及其成型工艺的有益效果为：
1、本发明所述的翼片及筒体一体化成型并具有电磁屏蔽功能的复合材料结构舱体，舱体结构层厚度仅为1mm-4mm，电磁屏蔽功能层厚度为0.2mm-1mm，属于薄壁结构；翼片整体厚度为2mm-6mm板式结构。
2、本发明所述的翼片及筒体一体化成型并具有电磁屏蔽功能的复合材料结构舱体，采用预浸料铺放工艺制备而成，具有高强度，电磁屏蔽，质量轻和低成本等优点。
3、本发明所述的翼片及筒体一体化成型并具有电磁屏蔽功能的复合材料结构舱体，单件生产周期为24h，成型后一体化舱体具有良好的尺寸精度，不需要2次加工，解决薄壁结构金属加工难度大，周期长等问题。
4、本发明所述的翼片及筒体一体化成型并具有电磁屏蔽功能的复合材料结构舱体，一体化成型，提高了连接处的刚度及强度，减少装配过程中翼片及舱体的机械连接，从而提高生产效率，减轻重量，降低成本。
5、本发明所述的翼片及筒体一体化成型并具有电磁屏蔽功能的复合材料结构舱体，可在-40℃-+60℃温度条件下长期使用。舱体可承受设计轴向的均布载荷及弯曲载荷；翼片法相可承受设计载荷不破坏，试验后一体化舱体未出现分层级破坏现象。
6、根据电磁屏蔽材料屏蔽效能测试方法对一体化舱体进行电磁屏蔽测试频段在制定定频段测试，屏蔽效果良好，该产品可满足要求。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
在附图中：
图1为本发明所述的一体化成型可进行电磁屏蔽的复合材料舱体的结构示意图；
图2为图1的左视图；
图3为模具结构示意图；
图4为舱体结构层示意图；
其中，1-翼片，2-筒体，3-外加压模，4-芯模，5-复合材料结构层，6-电磁屏蔽功能层，7-复合材料结构层内层。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明：
具体实施方式一：参见图1-4说明本实施方式。本实施方式所述的一体化成型可进行电磁屏蔽的复合材料舱体，包括若干翼片1和筒体2，若干翼片1与筒体2一体成型，所述筒体2包括复合材料结构层5、电磁屏蔽功能层6和复合材料结构层内层7，所述复合材料结构层5内包有电磁屏蔽功能层6，所述电磁屏蔽功能层6内包有复合材料结构层内层7。
所述复合材料结构层5厚度为1mm-4mm。所述电磁屏蔽功能层6厚度为0.2mm-1mm。所述翼片厚度为2mm-6mm，为板式结构。
本发明创造设计一种翼片及舱体一体化成型并具有电磁屏蔽功能的复合材料结构舱体。所示舱体包括：翼片1和筒体2，翼片1用于舱体飞行过程中控制舱体飞行姿态(翼片可根据设计需求增加翼片数量)；筒体2为承载结构及安装控制元器件；筒体2及翼片1采用缠绕及预浸料铺放一体成型工艺，并且成型过程中铺放特种编制材料等电磁屏蔽功能层，铺放后通过金属对模加压高温固化成型。
所述复合材料结构层5及翼片原材料为增强材料及基体材料制作的预浸料；电磁屏蔽功能层6为编织材料的金属网。
根据产品性能要求，增强材料可选用碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维及石英纤维，基体树脂可选用环氧树脂、双马树脂、聚酯树脂及氰酸酯树脂等。电磁屏蔽功能层6采用编织材料等材料。
通过模具设计、铺层设计及工艺设计，使舱体及翼片连接处保证纤维连续性，保证了连接处的刚度及强度；通过工艺设计，将种编制材料等电磁屏蔽功能层铺放至结构层中与舱体一体固化成型。
模具分为芯模4及外加压模3(如图3所示)，在芯模4上及外加压模组3铺放至产品制定厚度后，进行预压处理，修理产品外形后，按照铺层设计，将后续结构层铺放完毕。铺放后，将模具合模到位后，进入加热设备固化成型。固化程序完毕后，冷却至室温，拆分模具，取出产品。
所述的一体化成型可进行电磁屏蔽的复合材料舱体的成型工艺，具体包括以下步骤：
(1)、准备舱体一体化成型模具，模具为不锈钢材质模具由外加压模3、芯模4组成，外加压模分上、下两部分分体组成，如图3所示，该模具组合后为内部型腔中空部分以对应实现一体化复合材料舱体成型；
(2)、清理模具表面，对模具预热后在表面均匀涂刷脱模剂；
(3)、准备复合材料结构层5、翼片1原材料及电磁屏蔽功能层6原材料；
(4)、在预热的芯模4上外壁上铺设对应厚度的结构层内层及电磁屏蔽层；
(5)、在预热的外加压模3的上部分及下部分表面铺设对应厚度的结构层外层及翼片；
(6)、铺设完毕后，将芯模4及外加压模3进行组装，用螺栓及销孔连接，在外加压模3上下表面进行均匀加压至上下模具表面完全贴合(间隙≤0.1mm)；
(7)、合模到位后，对模具进行加热固化，固化后，待模具自然冷却后按顺序拆除外加压模及芯模，取出制品；
(8)、将制品按照图纸加工至制定尺寸完成可进行电磁屏蔽的复合材料舱体的制备。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明。所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，还可以是上述各个实施方式记载的特征的合理组合，凡在本发明精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种一体化成型可进行电磁屏蔽的复合材料舱体，其特征在于，包括若干翼片(1)和筒体(2)，若干翼片(1)与筒体(2)一体成型，所述筒体(2)包括复合材料结构层(5)、电磁屏蔽功能层(6)和复合材料结构层内层(7)，所述复合材料结构层(5)内包有电磁屏蔽功能层(6)，所述电磁屏蔽功能层(6)内包有复合材料结构层内层(7)。
2.根据权利要求1所述的一体化成型可进行电磁屏蔽的复合材料舱体，其特征在于，所述复合材料结构层(5)厚度为1mm-4mm。
3.根据权利要求1所述的一体化成型可进行电磁屏蔽的复合材料舱体，其特征在于，所述电磁屏蔽功能层(6)厚度为0.2mm-1mm。
4.根据权利要求1所述的一体化成型可进行电磁屏蔽的复合材料舱体，其特征在于，所述翼片(1)厚度为2mm-6mm，为板式结构。
5.根据权利要求1所述的一体化成型可进行电磁屏蔽的复合材料舱体，其特征在于，所述复合材料结构层(5)和翼片的原材料为增强材料及基体材料制作的预浸料。
6.根据权利要求5所述的一体化成型可进行电磁屏蔽的复合材料舱体，其特征在于，所述增强材料为碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维及石英纤维中的一种。
7.根据权利要求5所述的一体化成型可进行电磁屏蔽的复合材料舱体，其特征在于，所述基体树脂为环氧树脂、双马树脂、聚酯树脂及氰酸酯树脂中的一种。
8.根据权利要求1所述的一体化成型可进行电磁屏蔽的复合材料舱体，其特征在于，所述电磁屏蔽功能层(6)为编织的金属网。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的一体化成型可进行电磁屏蔽的复合材料舱体的成型工艺，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)、准备舱体一体化成型模具；清理模具表面，对模具预热后在表面均匀涂刷脱模剂；
(2)、准备复合材料结构层(5)、翼片(1)原材料及电磁屏蔽功能层(6)原材料；
(3)、在预热的模具的芯模(4)的外壁上铺设复合材料结构层内层(7)及电磁屏蔽功能层(6)；
(4)、在预热的模具的外加压模(3)的上部分及下部分表面铺设复合材料结构层(5)及翼片；
(5)、铺设完毕后，将芯模(4)及外加压模(3)进行组装，用螺栓及销孔连接，在外加压模(3)上下表面进行均匀加压至上下模具表面完全贴合，其间隙≤0.1mm；
(6)、合模到位后，对模具进行加热固化，固化后，待模具自然冷却后按顺序拆除外加压模(3)及芯模(4)，取出制品；
(7)、将制品按照图纸加工至制定尺寸完成可进行电磁屏蔽的复合材料舱体的制备。
10.根据权利要求9所述的一体化成型可进行电磁屏蔽的复合材料舱体的成型工艺，其特征在于，所述舱体一体化成型模具为不锈钢材质模具，其包括外加压模(3)和芯模(4)，所述外加压模包括上下两部分分体结构。
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