非金属防护板模压方法、燃气流导流器安装面贴合间隙控制方法及检测方法与流程

1.本发明涉及燃气流导流器技术领域，具体涉及一种非金属防护板模压方法、燃气流导流器安装面贴合间隙控制方法及检测方法。


背景技术：

2.导弹发射过程中会产生高温高压的燃气射流，射流温度和速度分别可达2400k和1500m/s以上,燃气射流中富含各种化学物质和固体颗粒,会对发射车和发射装置产生严重冲击效应和烧蚀作用。为了保证发射系统的安全性,需要对燃气射流进行正确排导,将燃气流导引到无破坏作用的方向，因此导弹发射系统都会配置燃气射流导流器。一般导流器由金属骨架和非金属防护板、压紧件三部分组成。金属骨架上面安装非金属防护罩，并在非金属防护板周边安装压紧件，将金属骨架和非金属防护板连接起来，形成导流器整体。非金属防护板的主要作用是抵抗高温燃气射流的烧蚀并将燃气射流冲击力传递到金属骨架；金属骨架的主要作用是承受导弹发射时燃气射流产生的冲击力。非金属防护板安装到金属骨架时，若安装面贴合间隙较大，会形成非金属防护罩的中空部位，冲击力无法正常传递到金属骨架上，造成非金属防护板破碎，导流器失效。传统的导流器安装面贴合间隙控制方法是将金属骨架和非金属防护板安装面分别机械加工控制形位偏差来保证贴合间隙，但随着异形、大型导流器的使用，安装面机加的加工难度和加工量越来越大，造成生产成本高、生产效率低的问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种低成本、高效率、安全可靠的非金属防护板模压方法、燃气流导流器安装面贴合间隙控制方法及检测方法。
4.为实现上述目的，本发明所设计的燃气流导流器用非金属防护板模压方法包括：
5.a、模压加料
6.b、升温和加压
7.加压：模具温度在80℃
±
3℃时开始加压，加压期间的升温速率为0.1～0.2℃/min，模压初始压力为p2；升温至90℃
±
3℃时加压结束，模压最终压力为p3；
8.其中，p3＝模压固化压力p
±
1mpa；
9.p＝k
×
p1×
f1/f210.式中：p为模压固化压力；
11.p1为单位面积所需的固化压力；
12.f1为制品或加料室总水平投影面积；
13.f2为压机主缸活塞截面积；
14.k为压力系数；
15.p2＝p1-s
总
/s
次
×
(3～4mpa)
16.式中：
17.p2为模压初始压力；
18.s
总
为加压总时间；
19.s
次
为每次加压时间n。
20.c、升温和固化
21.控制升温速率为0.1～0.2℃/min,将模具温度从90℃
±
3℃均匀升至150℃
±
3℃；固化压力为p3，模具温度在150℃
±
3℃保温360min
±
5min；
22.e、降温和卸压。
23.进一步地，所示步骤a)中模压加料的具体过程为：在模具上、下模工作表面上用刷子均匀刷涂一层脱模剂；将模具预热到80℃
±
3℃，保温30min
±
3min；将预混料分3～6次迅速、均匀装入模具中，每加一次料用压力机自重或3～4mpa压实一次，加完料后合模，控制总加料时间不超过30min，模具最低温度不低于70℃。
24.进一步地，所示步骤b)中，若非金属防护板最大壁厚50mm≥δ≥35mm，整个加压过程的总时间为80～120min，每10min加压一次，每次增加压力3～4mpa；若非金属防护板最大壁厚δ《35mm，整个加压过程的总时间为50～70min，每10min加压一次，每次增加压力3～4mpa；
25.进一步地，所示步骤e)中，断开加热源，将模具温度从150℃
±
3℃自然降温至60℃以下，降温时间为10～24h；从模具降温开始，设备自然卸压至零。
26.还提供一种燃气流导流器安装面贴合间隙控制方法如下：
27.a、制备焊接工装
28.焊接工装包括底座，底座的上表面为弧形面，所述弧形面与非金属保护板的安装面一致；底座的前表面设置有前挡板定位凸台，底座的后表面向上延伸有垂直的支撑板定位板；
29.b、将前挡板放置在底座上，且与前挡板定位凸台相配合；然后将中间的支撑板先放置在底座上表面的中间位置，其它支撑板以中间的支撑板为对称中心左右对称布置；
30.c、将立板按从前挡板向后的顺序依次放置，所有立板放置完成后，金属骨架框架搭建完成，对立板进行对角定位焊；
31.d、金属骨架框架焊接完成后对前底板和后底板进行焊接；
32.e、前底板和后底板加工后将金属骨架框架从焊接工装中取出，再进行面板的焊接；面板焊接基准为金属骨架框架的上表面，金属骨架焊接完成；
33.f、将非金属保护板安装在金属骨架上，所述非金属保护板为权利要求1所制备的非金属保护板。
34.进一步地，所述步骤a)中，底座上表面的前边沿和后边沿均设有若干个间隔均匀布置的定位凸块，且前边沿的定位凸块与后边沿的定位凸块呈一一对应布置。
35.进一步地，所述步骤b)中，支撑板放置时，支撑板的前端卡入前挡板的卡槽处，支撑板的尾端抵在支撑板定位板上，同时使用磁力定位块固定在底座后边沿的定位凸块上。
36.进一步地，所述步骤b)中，支撑板位置固定后用塞尺检测支撑板型面与底座的上表面之间的间隙，对间隙大于0.5mm的支撑板更换，保证所放置的支撑板与底座的上表面之间的间隙不大于0.5mm；
37.所述步骤c)中，立板放置后用塞尺检测立板型面与底座的上表面之间的间隙，对间隙大于0.5mm的立板更换，保证所放置的立板与底座的上表面之间的间隙不大于0.5mm。
38.最后还提供一种金属骨架和非金属防护板安装面贴合度的检测方法如下：
39.a、在金属骨架安装面上均匀布置类似红丹粉的着色剂，将非金属防护板安装在金属骨架安装面上，四周安装压紧件；
40.b、拆卸压紧件，将非金属防护板从金属骨架安装面上取出，翻转非金属防护板安装面至上；
41.c、观察非金属防护板安装面红丹粉着色情况，计算非金属防护罩和金属骨架的接触面积；
42.d、若接触面积≥75％，则进行步骤e；若接触面积《75％，则按以下步骤进行：
43.①
在非金属防护板安装面纵向方向每隔300～400mm划线，用样板在划线位置检测安装面的贴合间隙；
44.②
对于贴合间隙大于0.5mm的位置标记；对于安装面明显高点位置局部打磨后再用样板检测；
45.③
在贴合间隙大于0.5mm的位置，用环氧树脂加非金属防护板模压同种原材料按1：1搅拌均匀后填补在间隙位置；
46.④
所有大间隙位置填补后非金属防护罩静置24小时后再次重复步骤a～步骤d，若同一件非金属防护板两次修补后接触面积《75％，则该零件报废；
47.e、贴合度合格后，采用弹性防热材料的缓冲垫或耐高温涂料布置在金属骨架和非金属防护板之间，其实施步骤为：
48.e1、对于非金属防护板需要拆卸更换的导流器在安装面布置5～8mm的弹性防热材料的缓冲垫后安装压紧件；
49.e2、对于非金属防护板不需要拆卸更换的导流器在安装面布置耐高温涂料后安装压紧件。
50.与现有技术相比，本发明具有以下优点：
51.1、本发明的模压方法能很好的控制非金属防护板安装面模压变形，减少了安装面的机械加工，成本低、效率高；
52.2、采用安装面定位焊接工装控制金属骨架安装面焊接变形，减少了安装面的机械加工，成本低、效率高；
53.3、采用着色法检测金属骨架和非金属防护板安装面的贴合度；贴合度合格后，采用弹性防热材料的缓冲垫或耐高温涂料布置在金属骨架和非金属防护板之间，实现零间隙，使用安全可靠。
附图说明
54.图1为燃气导流器结构示意图；
55.图2为图1中金属骨架结构示意图；
56.图3为焊接工装结构示意图；
57.图4为支撑板装配示意图；
58.图5为立板装配示意图；
59.图6为底板装配示意图。
60.其中：金属骨架1、非金属防护板2、前挡板3、前底板4、立板5、支撑板6、后底板7、面板8、底座9、前挡板定位凸台10、上表面11、支撑板定位板12、定位凸块13、磁力定位块14。
具体实施方式
61.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
62.如图1所示为燃气流导流器，包括金属骨架1和铺设在金属骨架1上的非金属防护板2。为了控制非金属防护板安装面模压变形量，采用如下的模压方法：
63.a、制备非金属预混料
64.按工艺要求的比例制备非金属预混料，原材料应满足相应的技术标准要求。
65.b、检查准备
66.检查压力机、模具和电气接线，保证其处于正常工作状态；用酒精和干净纱布将模具工；
67.工作表面清理干净后安装在压力机上；模具安装应使压力中心与设备中心重合，紧固安全可靠；
68.c、模压加料
69.在模具上、下模工作表面上用刷子均匀刷涂一层脱模剂；将模具预热到80℃
±
3℃，保温30min
±
3min，使模具温度均匀；加料前用干净的布擦拭模具内表面无杂质；经充分疏松后，剔除结团和聚胶，将预混料分3～6次迅速、均匀装入模具中，每加一次料用压力机自重或3～4mpa压实一次，加完料后合模。控制总加料时间不超过30min，模具最低温度不低于70℃；
70.d、升温和加压
71.加压：模具温度在80℃
±
3℃时开始加压，加压期间的升温速率为0.1～0.2℃/min，模压初始压力为p2；升温至90℃
±
3℃时加压结束，模压最终压力为p3；
72.其中，p3＝模压固化压力p
±
1mpa；
73.p＝k
×
p1×
f1/f274.式中：p为模压固化压力(即压力机表压力)，单位mpa；
75.p1为单位面积所需的固化压力，单位mpa；取值范围为25～35mpa；
76.f1为制品或加料室总水平投影面积，单位cm2；
77.f2为压机主缸活塞截面积，单位cm2；
78.k为压力系数，一般取值为1.1～1.3。
79.p2＝p1-s
总
/s
次
×
(3～4mpa)
80.式中：
81.p2为模压初始压力，单位mpa；
82.s
总
为加压总时间，单位min；
83.s
次
为每次加压时间，单位min。
84.若非金属防护板最大壁厚50mm≥δ≥35mm，整个加压过程的总时间为80～120min，每10min加压一次，每次增加压力3～4mpa；若非金属防护板最大壁厚δ《35mm，整个加压过程的总时间为50～70min，每10min加压一次，每次增加压力3～4mpa；
85.e、升温和固化
86.控制升温速率为0.1～0.2℃/min,将模具温度从90℃
±
3℃均匀升至150℃
±
3℃；固化压力为p3，模具温度在150℃
±
3℃保温360min
±
5min；
87.f、降温和卸压
88.断开加热源，将模具温度从150℃
±
3℃自然降温至60℃以下，降温时间为10～24h；从模具降温开始，设备自然卸压至零。
89.步骤d、e、f中的升温速率0.1～0.2℃/min、加压总时间与每次加压时间、保温时间360min
±
5min、降温时间≥10h，与传统工艺参数比较，有以下优点:
[0090][0091][0092]
如图2所示金属骨架1包括立板5、支撑板6、前底板4、后底板7、前挡板3及面板8，采用上述方法制备的非金属防护板的燃气流导流器安装面贴合间隙控制方法如下：
[0093]
a、制备焊接工装
[0094]
如图3所示，焊接工装包括底座9，底座9的上表面11为弧形面，该弧形面与非金属保护板2的安装面一致；底座9的前表面设置有前挡板定位凸台10，底座9的后表面向上延伸有垂直的支撑板定位板12；同时，底座9上表面11的前边沿和后边沿均设有若干个间隔均匀
布置的定位凸块13，且前边沿的定位凸块13与后边沿的定位凸块13呈一一对应布置；
[0095]
b、将前挡板3放置在底座9上，且与前挡板定位凸台10相配合；然后将中间的支撑板6先放置在底座9上表面11的中间位置，其它支撑板6以中间的支撑板6为对称中心左右对称布置，如图4所示；
[0096]
支撑板6放置时，首先保证支撑板6的前端卡入前挡板3的卡槽处，支撑板6的尾端抵在支撑板定位板12上，同时使用磁力定位块14固定在底座9后边沿的定位凸块13上；
[0097]
支撑板6位置固定后用塞尺检测支撑板型面与底座的上表面之间的间隙，对间隙大于0.5mm的支撑板更换，保证所放置的支撑板与底座的上表面之间的间隙不大于0.5mm；
[0098]
c、如图5所示，将立板5按从前挡板3向后的顺序依次放置，立板5放置后用塞尺检测立板型面与底座的上表面之间的间隙，对间隙大于0.5mm的立板更换，保证所放置的立板与底座的上表面之间的间隙不大于0.5mm；所有立板放置完成后，金属骨架框架搭建完成，对立板进行对角定位焊；
[0099]
d、金属骨架框架焊接完成后如图6所示对前底板4和后底板7进行焊接，焊接后金属骨架框架和焊接工装整体上机床装夹进行底面加工，加工精度满足设计要求；
[0100]
e、前底板4和后底板7加工后将金属骨架框架从焊接工装中取出翻转180
°
，再进行面板8的焊接；面板8焊接基准为金属骨架框架的上表面，金属骨架焊接完成；
[0101]
f、将上述模压方法制备的非金属保护板安装在金属骨架上。
[0102]
采用着色法检测金属骨架和非金属防护板安装面的贴合度，具体方法如下：
[0103]
a、在金属骨架安装面上均匀布置类似红丹粉的着色剂，将非金属防护板安装在金属骨架安装面上，四周按设计要求安装压紧件，安装后结构见图1；
[0104]
b、拆卸压紧件，将非金属防护板从金属骨架安装面上取出，翻转非金属防护板安装面至上；
[0105]
c、观察非金属防护板安装面红丹粉着色情况，计算非金属防护罩和金属骨架的接触面积；
[0106]
d、若接触面积≥75％，则进行步骤e；若接触面积《75％，则按以下步骤进行：
[0107]
①
在非金属防护板安装面纵向方向每隔300～400mm划线，用样板在划线位置检测安装面的贴合间隙；
[0108]
②
对于贴合间隙大于0.5mm的位置标记；对于安装面明显高点位置可局部打磨后再用样板检测；
[0109]
③
在贴合间隙大于0.5mm的位置，用环氧树脂加非金属防护板模压同种原材料按1：1搅拌均匀后填补在间隙位置；
[0110]
④
所有大间隙位置填补后非金属防护罩静置24小时后再次重复步骤a～步骤d，若同一件非金属防护板两次修补后接触面积《75％，则该零件报废。
[0111]
e、贴合度合格后，采用弹性防热材料的缓冲垫或耐高温涂料布置在金属骨架和非金属防护板之间，其实施步骤为：
[0112]
e1、对于非金属防护板需要拆卸更换的导流器在安装面布置5～8mm的弹性防热材料(如：三元乙丙橡胶)的缓冲垫后安装压紧件；
[0113]
e2、对于非金属防护板不需要拆卸更换的导流器在安装面布置耐高温涂料(如：tr-28抗冲刷涂料)后安装压紧件。