復合石英陶瓷天線罩罩體壓縮成型方法及其專用壓縮模具的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于導彈技術領域，具體涉及一種復合石英陶瓷天線罩罩體壓縮成型方法 及其專用壓縮模具。
【背景技術】
[0002] 天線罩位于導彈的最前端，具有子彈形狀的氣動外形，在高速飛行過程中起著透 波、防熱、承載和抗燒蝕的作用，保護位于內(nèi)部的制導系統(tǒng)能夠正常工作。這要求它必需具 有足夠的強度、剛度、耐高溫性來抵抗外界惡劣環(huán)境的影響，還必需滿足雷達系統(tǒng)對傳輸系 數(shù)、瞄準誤差和天線方向圖畸變等電性能的要求。
[0003] 天線罩的多功能性，導致了對天線罩要求的復雜性，而這些要求常常相互矛盾，更 增加了研制天線罩的難度。例如，導彈飛行中的氣動加熱、氣動加載和雷達系統(tǒng)的工作，要 求天線罩罩體的材料同時具備優(yōu)良的耐高溫性能、力學性能和電器性能；但材料的上述幾 種性能常常難易兼顧。
[0004] 復合石英陶瓷低密度、耐高溫、高強度、高韌性，且具有優(yōu)良的微波透過性能和耐 腐蝕性能，是制造天線罩罩體的理想材料。但復合石英陶瓷材料致密化速度慢，生產(chǎn)周期 長，成本高。本發(fā)明利用復合石英材料性能可設計性，通過對纖維增強體的材料選擇、結構 設計和成型方法的巧妙改進，既可以使復合石英陶瓷材料快速致密化，縮短生產(chǎn)周期，又能 夠降低生產(chǎn)成本。采用可壓縮的鋪層結構織物作為纖維增強體，通過壓縮定型工藝技術可 快速致密化凈尺寸成型，所制備的復合石英陶瓷材料既能滿足耐高溫、高強度、高韌性、透 波的性能要求，又解決了長周期、高成本的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的一個技術問題是提供一種復合石英陶瓷天線罩罩體壓縮成型 方法，通過該壓縮成型方法，可以接近凈尺寸成型復合石英陶瓷天線罩罩體，且致密化速度 快，其產(chǎn)品具有良好的表面質(zhì)量和尺寸精度，能滿足天線罩罩體對成型工藝的要求。
[0006] 本發(fā)明所要解決的另一個技術問題是提供一種用于上述壓縮成型方法的專用壓 縮模具。
[0007] 為解決上述第一個技術問題，本發(fā)明采用的技術方案包括如下步驟：
[0008] (1)根據(jù)天線罩罩體產(chǎn)品結構、尺寸及密度要求，確定纖維增強體的結構、尺寸和 密度，并進行結構設計與編織；所述纖維增強體是采用石英纖維、石英纖維布、石英纖維氈 交替鋪層，然后逐層針刺，最后整體縫合成型的仿形織物；
[0009] (2)采用浸漬硅溶膠對纖維增強體進行真空浸漬、一體化濃縮復合直至表面發(fā)粘 而不發(fā)硬為止；
[0010] (3)將纖維增強體內(nèi)、外表面的硬質(zhì)硅溶膠顆粒清除干凈后裝配到壓縮模具的芯 模上，然后裝壓模，插定位銷于壓模和芯模的定位銷孔中對壓縮模具型腔的水平方向進行 定位，裝螺栓，通過擰緊螺栓加壓至壓模與芯模的定位處接觸，對模具型腔的垂直方向進行 定位；
[0011] (4)將壓縮定型后的產(chǎn)品連同壓縮模具進行干燥，干燥條件為：20°C~30°C條件 下瞭置6h~8h，50°C~60°C條件下干燥6h~8h，80°C~100°C條件下供干10h~12h;
[0012] (5)脫模并取出產(chǎn)品，將產(chǎn)品放入燒結爐中，在900°C±10°C條件下高溫燒結 50min~60min，然后修邊打磨，即得復合石英陶瓷天線罩罩體。
[0013] 進一步地，所述步驟（2)中，真空浸漬的真空度為-0.09MPa~-0.IMPa，溫度為 6(TC±5。。。
[0014] 進一步地，所述步驟（2)中，浸漬的娃溶膠密度為1. 3~1. 32g/cm3,所述一體化濃 縮在蒸發(fā)爐中80°C~100°C水浴下加熱濃縮。
[0015] 為解決上述第二個技術問題，本發(fā)明提供了一種用于上述壓縮成型方法的專用壓 縮模具，該壓縮模具由芯模、壓模、定位銷和螺栓組成，所述芯模和壓模相對應的位置分別 設置有定位銷孔和螺栓孔，所述芯模和壓模上還設置有透氣孔。
[0016] 進一步地，所述芯模內(nèi)部還設置有空腔。
[0017] 本發(fā)明選用鋪層結構的纖維增強編織體，采用一體化復合后壓縮成型的復合石英 陶瓷天線罩罩體，其具有如下特點：
[0018] (1)纖維增強體是采用石英纖維、石英纖維布、石英纖維氈交替鋪層，然后逐層針 刺，最后整體縫合成型的仿形預制體。這種"漢堡包"結構的纖維增強體具有"海綿"特性， 密度可調(diào)，可壓縮，浸膠效率高的特點。該結構的纖維增強體，原材料成本低廉，編織周期 短，便于后續(xù)大批量生產(chǎn)。
[0019] (2)采用壓縮成型的方法可使復合石英陶瓷快速致密化，縮短復合周期，且接近可 凈尺寸成型，成本低。
【附圖說明】
[0020] 圖1為天線罩罩體結構圖。
[0021] 圖2為本發(fā)明方法用于成型天線罩罩體的纖維增強體截面結構示意圖。
[0022] 圖3為用于本發(fā)明成型方法的專用壓縮模具工作剖面圖和主視圖。
【具體實施方式】
[0023] 下面結合具體實施例對本發(fā)明做進一步說明。
[0024] 某型號武器系統(tǒng)復合石英陶瓷天線罩罩體的結構如圖1所示，其制備工藝過程如 下：
[0025] 產(chǎn)品尺寸：
[0026] 表1產(chǎn)品尺寸
[0027]

[0028] (1)根據(jù)復合石英陶瓷天線罩罩體尺寸，確定纖維增強體8的結構尺寸和結構參 數(shù)如表2所示，按圖2的結構形式進行結構設計與編織。
[0029] 表2纖維增強體的結構尺寸和結構參數(shù)
[0030]
[0031] (2)確定壓縮模具的結構、尺寸，壓縮模具壓縮到位后的型腔應與天線罩罩體產(chǎn)品 尺寸狀態(tài)一致。壓縮模具中芯模1的腔體可以是實心的，也可以是全部或部分空心的，設置 有空腔5可以較好地滿足壓縮過程中的透氣性能，但同時必須保證芯模1具有較好的力學 性能以確保在壓縮過程中芯模1不變形。較好地兼顧力學性能與透氣性能的一個辦法是在 芯模1和壓模2上都設置透氣孔6 ;或設置為如圖3所示的結構，即在芯模1和壓模2設置 透氣孔6的情況下，將芯模1設置為部分空腔結構。
[0032] (3)將纖維增強體8放入真空桶中，在-0. 095MPa真空度和60°C±5°C溫度條件 下，浸漬密度為1. 31g/cm3的硅溶膠，然后在蒸發(fā)爐中90°C水浴加熱，一體化濃縮復合直至 表面發(fā)粘而不發(fā)硬為止。
[0033] (4)將浸漬復合后的纖維增強體8的內(nèi)、外表面的硬質(zhì)硅溶膠顆粒清除干凈后裝 配到壓縮模具的芯模1上，然后裝壓模2,插定位銷3于壓模2和芯模1的定位銷孔中以對 纖維增強體8進行水平方向的定位，裝螺栓4于螺栓孔中，擰緊螺栓4加壓至壓模2與芯模 1上的定位處7接觸。
[0034] (5)干燥處理：先在25°C條件下晾置7h，然后在55°C條件下干燥7h，接著在90°C 條件下烘干llh。
[0035] (6)脫模并取出產(chǎn)品。將產(chǎn)品放入燒結爐中，在900°C±10°C條件下高溫燒結 55min，然后修邊打磨，即得復合石英陶瓷天線罩罩體。
【主權項】
1. 一種復合石英陶瓷天線罩罩體壓縮成型方法，其特征在于：該方法包括如下步驟： 1) 根據(jù)天線罩罩體產(chǎn)品結構、尺寸及密度要求，確定纖維增強體的結構、尺寸和密度， 并進行結構設計與編織；所述纖維增強體是采用石英纖維、石英纖維布、石英纖維氈交替鋪 層，然后逐層針刺，最后整體縫合成型的仿形織物； 2) 采用浸漬硅溶膠對纖維增強體進行真空浸漬、一體化濃縮復合直至表面發(fā)粘而不發(fā) 硬為止； 3) 將纖維增強體內(nèi)、外表面的硬質(zhì)硅溶膠顆粒清除干凈后裝配到壓縮模具的芯模上， 然后裝壓模，插定位銷于壓模和芯模的定位銷孔中對壓縮模具型腔的水平方向進行定位， 裝螺栓，通過擰緊螺栓加壓至壓模與芯模的定位處接觸，對模具型腔的垂直方向進行定 位； 4) 將壓縮定型后的產(chǎn)品連同壓縮模具進行干燥，干燥條件為：20°C~30°C條件下晾置 6h~8h，50°C~60°C條件下干燥6h~8h，80°C~100°C條件下供干IOh~12h ; 5) 脫模并取出產(chǎn)品，將產(chǎn)品放入燒結爐中，在900°C ±10°C條件下高溫燒結50min~ 60min，然后修邊打磨，即得復合石英陶瓷天線罩罩體。2. 根據(jù)權利要求1所述的復合石英陶瓷天線罩罩體壓縮成型方法，其特征在于：所述 步驟2)中，真空浸漬的真空度為-0. 09MPa~-0.1 MPa，溫度為60°C ±5°C。3. 根據(jù)權利要求1或2所述的復合石英陶瓷天線罩罩體壓縮成型方法，其特征在于： 所述步驟2)中，浸漬的硅溶膠密度為1. 3~I. 32g/cm3,所述一體化濃縮在蒸發(fā)爐中80°C~ 100 °C水浴下加熱濃縮。4. 用于權利要求1-3任一項所述壓縮成型方法的專用壓縮模具，其特征在于：該壓縮 模具由芯模、壓模、定位銷和螺栓組成，所述芯模和壓模相對應的位置分別設置有定位銷孔 和螺栓孔，所述芯模和壓模上還設置有透氣孔。5. 根據(jù)權利要求4所述的專用壓縮模具，其特征在于：所述芯模內(nèi)部還設置有空腔。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種復合石英陶瓷天線罩罩體壓縮成型方法，該方法包括如下步驟：1)根據(jù)天線罩罩體產(chǎn)品結構、尺寸及密度要求，確定纖維增強體的結構、尺寸和密度，并進行結構設計與編織；2)采用浸漬硅溶膠對纖維增強體進行真空浸漬、一體化濃縮復；3)利用壓縮模具對纖維增強體進行壓縮成型；4)干燥處理；5)脫模并取出產(chǎn)品，高溫燒結處理后，修邊打磨，即得復合石英陶瓷天線罩罩體。本發(fā)明還公開了一種用于上述成型方法的專用壓縮模具。本發(fā)明選用鋪層結構的纖維增強編織體，采用一體化復合后壓縮成型的復合石英陶瓷天線罩罩體，具有密度可調(diào)，可壓縮，浸膠效率高的特點，原材料成本低廉，編織周期短，便于后續(xù)大批量生產(chǎn)。
【IPC分類】C04B35/14, H01Q1/42, C04B35/80, C04B35/622
【公開號】CN105130483
【申請?zhí)枴緾N201510323885
【發(fā)明人】吳廣力, 佘平江, 張軍, 王芬, 尹正帥
【申請人】湖北三江航天江北機械工程有限公司
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年6月12日