[发明专利]一种轻质化高强度砂芯模成型方法

说明书

本发明公开一种轻质化高强度砂芯模成型方法，包括以下步骤：混砂：按照质量比为芯砂：短切玻璃纤维：聚乙烯醇溶液＝95：6：8的配比进行混合，搅拌混合均匀后烘干；砂饼成型：将混砂倒入砂饼模具中，振动压实后晾置一端时间后，烘干；粘接：在成型的砂饼端面刷涂胶粘剂，再在工装上进行装配；装配完成后，自然固化。本发明采用的砂型制造技术有效解决了大直径芯模强度低、重量重的问题，使成本更低、结构更可靠。

技术领域

本发明属于一种砂芯成型方法，具体是一种用于碳纤维复合材料固体火箭发动机壳体的成型方法，尤其是一种轻质化高强度砂芯模成型方法。

背景技术

大直径复合材料壳体其制造核心是缠绕成型的芯模设计和制造。芯模要有足够的强度和刚度，能够承受壳体缠绕成型中的各种张力载荷、芯模和壳体自重；还应承受固化过程中的热应力和绝热橡胶层固化的热膨胀。目前应用在中小直径壳体的缠绕芯模基本为石膏芯模和实心砂芯模。芯模自身重量重、强度和刚度不足，导致在大长径比壳体生产过程中，出现严重的变形，不能符合壳体的设计精度要求。

发明内容

针对背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种沙饼压缩强度高、砂芯质量轻、连接强度高、成本低的轻质化高强度砂芯模成型方法。

为达到上述目的，本发明设计的轻质化高强度砂芯模成型方法，包括以下步骤：

S1，混砂：按照质量比为芯砂：短切玻璃纤维：聚乙烯醇溶液＝95：6：8的配比进行混合，搅拌混合均匀后烘干；

S2，砂饼成型：将混砂倒入砂饼模具中，振动压实后晾置一端时间后，烘干；

S3，粘接：在成型的砂饼端面刷涂胶粘剂，再在工装上进行装配；

S4，装配完成后，自然固化。

优选的，S1中，对芯砂进行筛选并选用80～100目的芯砂。

进一步优选的，S1中，对芯砂进行筛选，然后在80～120℃烘干后再进行混砂。

优选的，S1中，短切玻璃纤维的长度范围为2.5～3mm。

优选的，S1中，聚乙烯醇先进行98±2℃水浴，充分溶解呈溶液状无沉淀状物质冷却后再进行混砂。

优选的，S1中，在自动搅拌设备上至少搅拌0.5±0.1小时。

优选的，S2中，至少凉置48～52小时。

优选的，S2中，烘干过程为：在110±5℃下保温5±0.1小时后，再升至140±5℃并保温20±0.5小时，最后随炉冷却至室温。

优选的，优选的，S2中，振动压实过程中对砂芯内部进行排气。这样，能够有效防止内部夹气。

优选的，S3中，在砂饼端面均匀涂覆至少5±0.5mm厚的胶粘剂。

优选的，S3中，选用CH-3胶粘剂。

优选的，S4中，至少进行48～52小时的自然固化。

本发明的有益效果是：本发明提供一种新配方芯砂提高成型后砂饼的压缩强度；提出一种轻质化减重方法大大降低砂芯模的自身重量；测试了一种新型芯模段间连接方式，提高了芯模各段的连接强度。

本发明针对大直径壳体研制中出现的新情况，开展了芯模技术研究。通过降低砂芯模材料密度、提高砂芯模材料强度、优化砂芯模结构等措施，使大直径芯模重量得到有效的控制；通过采用可溶性树脂，解决了小开口、大直径壳体拆模难题；通过采用芯模段间粘接技术，使砂芯模的整体刚性得以增强。