一种高粘度硅基绝热层硫化成型工艺的制作方法

[0001]
本发明涉及一种高粘度(固含量大于70％)、硫化过程产生膨胀应力硅基绝热层硫化成型工艺技术，该工艺技术对高粘度硫化过程产生膨胀应力绝热层硫化成型普遍适用。可应用于多种领域(航天、航空、兵器、电子等)，解决硫化过程中膨胀应力对绝热层壳体所造成的巨大威胁。


背景技术：

[0002]
随着冲压发动机技术的发展，对热防护绝热层材料性能提出了愈来愈高的要求，要求绝热层材料既要长时间耐烧蚀、抗冲刷，又要长时间抗氧化、成碳结盔完整等等，传统的丁腈、三元乙丙橡胶抗氧化能力较差、成碳结盔不完整，完全不能满足冲压发动机对绝热层材料提出的更新、更高要求，硅橡胶因其诸多优异性能成为发动机热防护绝热层的首选材料。国外早在上世纪八十年代就成功将硅橡胶应用于多种型号冲压发动机热防护，我国由于对硅橡胶材料的研究起步较晚，目前在冲压发动机绝热层领域应用技术不够成熟。中国兵器工业第二
○
四研究所研究的硅基绝热层配方烧蚀性能处于国内领先地位，但由于该配方固含量较高，所以给其成型带来了极大挑战，行业现有绝热层成型工艺均不适合该绝热层成型。二〇四所针对该配方研究出了一种高效率的绝热层成型工艺，由三部分组成：1) 绝热层各组分间均匀分散技术，2)绝热层胶料预成型技术，3)绝热层整体硫化成型技术。一般是将绝热层胶料在成型机上预成型到发动机壳体内壁，然后将发动机壳体放置到烘箱加热进行硫化成型使绝热层固化在发动机壳体内壁；经应用发现，在绝热层整体硫化成型过程中，因其急剧的高温加热绝热层材料会产生较大膨胀应力导致部分低强度发动机壳体爆裂，如此，一方面延误项目研究进度，另一方面造成比较可观的经济损失。因此一种可靠的硫化成型工艺技术成为该硅基绝热层成型技术研究的必要环节。


技术实现要素：

[0003]
针对现有技术中的缺陷和不足，本发明提供一种高粘度硅基绝热层硫化成型工艺，以克服现有绝热层硫化成型技术存在的上述问题，本方案对高粘度硫化过程产生膨胀应力绝热层硫化成型普遍适用。
[0004]
为达到上述目的，本发明采取如下的技术方案：
[0005]
一种高粘度硅基绝热层硫化成型工艺，该方法针对高粘度且硫化时会产生膨胀应力的硅基绝热层进行硫化成型；所述高粘度为固含量大于70％的硅基绝热层；该方法包括：
[0006]
首先在待进行绝热层成型的产品硫化成型工装上设置应力释放孔，再对该产品进行硅基绝热层成型，然后依次按照三个温度梯度进行硫化，再自然冷却，最后释放应力完成硫化；其中，第一梯度硫化温度为：70
±
5℃，保温硫化时间为t1；第二梯度硫化温度为100
±
5℃，硫化保温时间为t2；第三梯度硫化温度为130
±
5℃，硫化保温时间为t3；自然冷却时间：8h～ 12h；应力释放2～3天；且t2＞t1＝t3。
[0007]
具体的，所述t1和t3均为2h
±
20min；t2为3h
±
20min。
[0008]
具体的，所述产品为发动机壳体，产品硫化成型工装包括发动机进料口端法兰盘；所述应力释放孔设在发动机进料口端法兰盘上，发动机进料口端法兰盘与硅基绝热层接触。
[0009]
具体的，所述应力释放孔与发动机进料口端法兰盘轴向相同。
[0010]
具体的，包括以下步骤：
[0011]
步骤一，在发动机进料口端法兰盘上设置多个应力释放孔，并在绝热层成型前用螺栓堵住此应力释放孔；
[0012]
步骤二，采用绝热层预制成型工艺对步骤一的发动机壳体进行绝热层成型；
[0013]
步骤三，从成型机上卸下经步骤二成型好绝热层的发动机壳体，安装硫化成型工装，放入预先升温到70
±
5℃的热风循环电烘箱，保温硫化2h；
[0014]
步骤四，打开热风循环电烘箱，拆卸掉应力释放孔上的螺栓，关好热风循环电烘箱；
[0015]
步骤五，将热风循环电烘箱温度调至100
±
5℃，硫化保温3h；
[0016]
步骤六，将热风循环电烘箱温度升至130
±
5℃，硫化保温2h，关闭热风循环电烘箱电源，自然冷却8h～12h；
[0017]
步骤七，打开热风循环电烘箱，将发动机壳体置于安全环境应力释放 2～3天；
[0018]
步骤八，退模，完成绝热层硫化成型。
[0019]
具体的，所述步骤一中，应力释放孔的直径和数量为￠10mm
×
4，4 个应力释放孔在法兰盘圆周上均布；应力释放孔为带螺纹应力释放孔以与螺栓配合。
[0020]
具体的，所述步骤二中，将绝热层预制成型工艺包括贴片、挤压或模压成型工艺。
[0021]
具体的，所述步骤三中，安装硫化成型工装包括发动机密封法兰盘和发动机壳体与芯轴的固定螺栓。
[0022]
本发明与现有技术相比，有益的技术效果是：
[0023]
1、本发明确定了高粘度(固含量大于70％)硫化过程产生膨胀应力硅基绝热层梯度升温硫化成型技术。
[0024]
2、本发明确定了高粘度(固含量大于70％)硫化时产生膨胀应力硅基绝热层应力释放工艺技术。
[0025]
3、本发明解决了高粘度(固含量大于70％)硫化时产生膨胀应力硅基绝热层硫化过程导致发动机壳体胀裂技术难题，严格按照此工艺进行操作，保证硅基绝热层硫化成型过程发动机产品安全可靠。
[0026]
4、本发明能降低成本消耗，提高成型效率。
具体实施方式
[0027]
本发明公开了一种高粘度(固含量大于70％)硫化时产生膨胀应力硅基绝热层硫化成型工艺技术，是针对硅基绝热层配方特点，解决硫化过程中膨胀应力对绝热层壳体完整性所造成的巨大威胁，本发明的硫化成型工艺技术主要受最终硫化温度、升温梯度、硫化时间、自然冷却时间、应力释放技术等因素影响。本发明主要应用于高粘度、硫化过程产生膨胀应力的绝热层硫化成型。本发明方法包括：
[0028]
首先在待进行绝热层成型的产品硫化成型工装上设置应力释放孔，再对该产品进
行硅基绝热层成型，然后依次按照三个温度梯度进行硫化，再自然冷却，最后释放应力完成硫化；其中，第一梯度硫化温度为：70
±
5℃，保温硫化时间为t1；第二梯度硫化温度为100
±
5℃，硫化保温时间为t2；第三梯度硫化温度为130
±
5℃，硫化保温时间为t3；自然冷却时间：8h～ 12h；应力释放2～3天；且t2＞t1＝t3。
[0029]
具体的，t1和t3均为2h
±
20min；t2为3h
±
20min。
[0030]
该产品为发动机壳体，产品硫化成型工装包括发动机进料口端法兰盘；应力释放孔设在发动机进料口端法兰盘上，发动机进料口端法兰盘与硅基绝热层接触。
[0031]
应力释放孔与发动机进料口端法兰盘轴向相同。
[0032]
具体的，包括以下步骤：
[0033]
步骤一，在发动机进料口端法兰盘上设置多个应力释放孔，并在绝热层成型前用螺栓堵住此应力释放孔；具体的，步骤一中，应力释放孔的直径和数量为￠10mm
×
4，4个应力释放孔在法兰盘圆周上均布；应力释放孔为带螺纹应力释放孔以与螺栓配合。
[0034]
步骤二，采用绝热层预制成型工艺对步骤一的发动机壳体进行绝热层成型；具体的，步骤二中，将绝热层预制成型工艺包括贴片、挤压或模压成型工艺。
[0035]
步骤三，从成型机上卸下经步骤二成型好绝热层的发动机壳体，安装硫化成型工装，放入预先升温到70
±
5℃的热风循环电烘箱，保温硫化2h；具体的，步骤三中，安装硫化成型工装包括发动机密封法兰盘和发动机壳体与芯轴的固定螺栓。
[0036]
步骤四，打开热风循环电烘箱，拆卸掉应力释放孔上的螺栓，关好热风循环电烘箱；
[0037]
步骤五，将热风循环电烘箱温度调至100
±
5℃，硫化保温3h；
[0038]
步骤六，将热风循环电烘箱温度升至130
±
5℃，硫化保温2h，关闭热风循环电烘箱电源，自然冷却8h～12h；
[0039]
步骤七，打开热风循环电烘箱，将发动机壳体置于安全环境应力释放 2～3天；
[0040]
步骤八，退模，完成绝热层硫化成型。
[0041]
遵从上述技术方案，以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
[0042]
实施例1：
[0043]
在本实施例中，针对的是￠350mm、长1006mm发动机壳体。
[0044]
本实施例按如下操作步骤完成：
[0045]
步骤一，发动机进口端法兰应力释放孔设计加工工装时预留好。
[0046]
步骤二，采用挤压成型工艺按绝热层制备要求将绝热层成型完好；
[0047]
步骤三，从成型机上卸下成型好绝热层的发动机壳体，安装硫化成型工装，放入预先升温到65℃的热风循环电烘箱，保温硫化2h；
[0048]
步骤四，关闭烘箱电源，打开烘箱门拆卸掉应力释放孔螺栓，关闭烘箱门；
[0049]
步骤五，将烘箱温度调至95℃，硫化保温3h；
[0050]
步骤六，继续升温至125℃硫化2h，关闭烘箱电源，自然冷却8h；
[0051]
步骤七，打开烘箱门，将工件置于安全环境应力释放2天；
[0052]
步骤八，退模，完成绝热层硫化成型。
[0053]
经过上述硫化成型工艺，本实施例发动机壳体完整无损，绝热层成型质量良好。
[0054]
实施例2：
[0055]
在本实施例中，针对的是￠380mm、长1953mm发动机试验件。
[0056]
本实施例按如下操作步骤完成：
[0057]
步骤一，发动机进口端法兰应力释放孔设计加工工装时预留好。
[0058]
步骤二，采用挤压成型工艺按绝热层制备要求将绝热层成型完好；
[0059]
步骤三，从成型机上卸下成型好绝热层的发动机壳体，安装硫化成型工装，放入预先升温到75℃的热风循环电烘箱，保温硫化2h；
[0060]
步骤四，关闭烘箱电源，打开烘箱门拆卸掉应力释放孔螺栓，关闭烘箱门；
[0061]
步骤五，将烘箱温度调至105℃，硫化保温3h；
[0062]
步骤六，继续升温至135℃硫化2h，关闭烘箱电源，自然冷却12h；
[0063]
步骤七，打开烘箱门，将工件置于安全环境应力释放3天；
[0064]
步骤八，退模，完成绝热层硫化成型。
[0065]
经过上述硫化成型工艺，本实施例发动机壳体完整无损，绝热层成型质量良好。

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