[发明专利]一种大尺寸异形防热壳体的粘接工装及粘接、成型方法

说明书

本发明提供一种大尺寸异形防热壳体的粘接工装及粘接、成型方法，粘接工装包括：套装架；滑轨，设于套装架上；滑块，滑动设置于滑轨上；壳体定位部，设于套装架上并位于滑轨的一端；防热层固定部，设于滑块上，并位于滑轨的另一端；在垂直于水平面的方向上，防热层固定部相对于滑块的位置可调整；在水平方向且垂直于滑轨的方向上，防热层固定部相对于滑块的位置可调整；推进锁止机构，用于使防热层固定部沿滑轨移动或锁定。该粘接工装及粘接、成型方法，利用粘接工装完成大尺寸异形壳体与异形防热层的粘接，通过粘接工装调整防热层的位姿，保证套装间隙均匀性，选用粘接性能及热匹配性能良好的硅橡胶胶粘剂，保证套装粘接质量可靠性。

技术领域

本发明属于复合材料粘接技术领域，具体涉及一种大尺寸异形防热壳体的粘接工装及粘接、成型方法。

背景技术

随着武器攻防对抗技术的不断升级发展，近年来新型长时间大气层内飞行的集高升阻比、强突防和机动、大航程为一体的高超音速武器成为研究热点。武器外形已由传统的常规简单回转体结构向异形复杂结构方向发展，如“Ω”型、“U”型或“马蹄”型升力体、乘波体等异形防热结构。

异形防热壳体由于存在正负曲率结构变化大、多材料界面等特点，给防热构件的成型带来了巨大的技术难度，防热层与金属壳体一体成型技术已成为异形防热构件成型的重要手段，即高温高压下借助功能缓冲层在金属壳体上直接成型防热层。如公开号为CN111196048A的中国专利文献，公开了一种大尺寸异型结构/防热一体化构件成型方法及一体化构件。但是，但是一体成型共固化过程中由于金属壳体与防热层间热匹配差异大会产生内部应力，导致产品在负曲率部位易出现界面脱粘风险。弹头在高速飞行过程中，脱粘区域进一步扩展使金属壳体与防热层间粘接失效分离，导致弹头承受的气动载荷无法有效传递到金属承力件上使防热层应力迅速增大，加剧热防护整体结构的破坏。因此，一体成型技术选用的功能缓冲层不仅需要实现与金属壳体/防热层之间的热变形及应力相匹配，而且需满足高温高压固化过程的使用要求，即缓冲层需耐高温、抗老化性能力强、断裂延伸率高；另外，功能缓冲层与金属壳体间通常需涂刷与防热层固化制度相近或一致的胶粘剂来增强功能缓冲层与金属壳体间的粘接强度，此类胶粘剂模量需处于缓冲层模量与金属壳体模量之间以形成一个模量梯度层，减少结构件受力时的应力集中。此类功能缓冲层及胶粘剂不成熟，渠道单一，成本较高，并且由于负曲率型面更易产生应力集中使负曲率部位易出现界面脱粘风险。此外，一体成型工艺受制于金属壳体周期，且对金属壳体气密性、壳体与延长段间的气密性、壳体与大小端的工艺延长段连接方式要求严格，气密检验合格后方能进行后续工序，生产周期长，成型效率低。若气密处理方式高温失效，则会导致防热层内部质量形成缺陷，且金属壳体由于经过一次高温处理往往不能重复使用。

复合舱段防热层胶接套装技术是用适当的胶粘剂把防热层和金属壳体胶接套装在一起的大面积连接技术，具有连接效率高、生产周期短等优点，且可消除一体成型共固化过程中因热匹配差异大而产生的内部应力造成的产品脱粘风险，也可避免壳体在高温高压固化及冷却过程中由于内应力导致的脆性、断裂性破坏。根据某型号的发展需求，设计人员拟采用套装粘接技术成型产品以满足增长的任务需求、避免负曲率部位脱粘风险、消除金属壳体开裂风险。如图4所示即为异形防热层与金属壳体的截面图，截面呈“Ω”型，正负曲率结构变化大且存在尖角等尖锐部位，要求胶层厚度偏差不大于0.3mm，胶层总厚度不大于1.2mm。如果采取传统套装粘接方式，依靠金属壳体的自找正能力进行粘接则无法满足产品套装间隙均匀性，以及套装的同轴度、对称度。另外，如果采用常规的高模量、低应变的胶粘剂进行套装粘接，则无法协调高温环境下金属壳体与防热层变形不一致问题。因此现有回转体防热层的粘接方法及套装粘接胶不再适用于异形防热层的粘接。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种大尺寸异形防热壳体的粘接工装及粘接、成型方法，利用粘接工装完成大尺寸异形壳体与异形防热层的粘接，通过粘接工装调整防热层的位姿，保证套装间隙均匀性，选用粘接性能及热匹配性能良好的硅橡胶胶粘剂，保证套装粘接质量可靠性。

为了解决上述问题，本发明的一个方面提供一种大尺寸异形防热壳体的粘接工装，包括：