[发明专利]一种带变形适配器层的缠绕芯模及复合壳体成型方法

说明书

本发明涉及固体发动机壳体结构技术领域，公开了一种带变形适配器层的缠绕芯模，所述缠绕芯模用于成型复合壳体，缠绕芯模包括芯模壳体，芯模壳体的前端中央被带有台阶的芯轴穿出，所述芯模壳体包含金属骨架、以及依次包裹在金属骨架外层的麻绳层和石膏层；所述金属骨架与所述麻绳层之间设置具有低弹性模量的变形适配器层；当高温固化复合壳体引发芯轴轴向膨胀时，所述复合壳体保持原有位置不变；所述变形适配器层内壁被热膨胀的金属骨架压缩变形。本发明的缠绕芯模及复合壳体成型方法，该缠绕芯模使得复合壳体内型面更接近于设计状态，且减小了复合壳体的固化内应力。

技术领域

本发明涉及固体发动机壳体结构技术领域，具体涉及一种带变形适配器层的缠绕芯模及复合壳体成型方法。

背景技术

目前，固体发动机的复合壳体的成型主要是在缠绕芯模上完成，具体地，在缠绕芯模上包覆绝热层，在绝热层表面缠绕纤维层，纤维层和绝热层经过高温固化后脱模得到复合壳体。其中，缠绕芯模作为复合壳体成型的关键模具，其轮廓决定了复合壳体的内型面。

但是，对于大型或大长径比的复合壳体，在高温固化时，缠绕芯模将产出很大的热膨胀变形，尤其是封头部位。在高温固化时，缠绕芯模膨胀变大，复合壳体在高温状态下固化，降温后缠绕芯模收缩变小，而复合壳体在高温下已经固化成型，降温时难以随芯模同步收缩，尤其是接头与芯轴固定，降温时芯轴收缩导致芯轴和壳体彼此受力，使复合壳体的封头型面难以预测，最终导致复合壳体内型面与设计状态有较大偏离，而且复合壳体在芯模膨胀状态固化，还会产生较大内应力。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种带变形适配器层的缠绕芯模及复合壳体成型方法，该缠绕芯模使得复合壳体内型面更接近于设计状态，且减小了复合壳体的固化内应力。

为达到以上目的，本发明公开了一种带变形适配器层的缠绕芯模，所述缠绕芯模用于成型复合壳体，缠绕芯模包括芯模壳体，芯模壳体的前端中央被带有台阶的芯轴穿出；所述芯模壳体包含金属骨架、以及依次包裹在金属骨架外层的麻绳层和石膏层；所述金属骨架与所述麻绳层之间设置具有低弹性模量的变形适配器层；

当高温固化复合壳体引发芯轴轴向膨胀时，所述复合壳体保持原有位置不变；所述变形适配器层内壁被热膨胀的金属骨架压缩变形。

在一些实施例中，所述变形适配器层为多孔结构，采用具有耐高温耐低温特性的硅橡胶类材料。

在一些实施例中，所述变形适配器层的横截面为厚度渐变的弧形，且其厚度由后向前逐渐增大。

在一些实施例中，所述变形适配器层的变形能力与自身开孔率正相关，通过调整变形适配器层的开孔率调节所述变形适配器层的变形能力，使其压缩变形量等于金属骨架的热膨胀变形量。

在一些实施例中，所述变形适配器层为前端开口的球面罩型，所述开口处平整；所述芯轴从所述开口穿过。

在一些实施例中，所述缠绕芯模还包含定位环和限位块，所述定位环套设固定于所述芯轴，且定位环抵持于所述金属骨架的前端面；所述限位块通过接头定位环抵持于所述复合壳体的前端面；当高温固化复合壳体时，拆除限位块。

在一些实施例中，所述定位环、接头定位环和限位块套设于所述芯轴的同一台阶面。

在一些实施例中，所述接头定位环的顶部朝后伸出，且与所述芯轴形成空腔，所述定位环位于所述空腔内。

本发明还公开了一种使用上述缠绕芯模的复合壳体成型方法，包含步骤：

在金属骨架外表面包裹变形适配器层；在变形适配器层外缠绕麻绳层，在麻绳层外粘接石膏层，形成芯模壳体；

将待固化的复合壳体包覆于芯模壳体外表面；

对复合壳体进行高温固化；固化时，芯轴轴向膨胀，变形适配器层补偿金属骨架的热膨胀变形，复合壳体保持原有位置不变；