某輕型坦克復(fù)合材料油箱二次成型工藝及模具的制備方法

李蕓蕓，藺福強(qiáng)

（1.北京中鐵長(zhǎng)龍新型復(fù)合材料有限責(zé)任公司，北京 100000；2.63628部隊(duì)，甘肅 酒泉 735000）

1 概述

復(fù)合材料油箱（composite tank）是由碳纖維和環(huán)氧樹(shù)脂通過(guò)真空袋成型工藝制備而成的，具有比強(qiáng)度高、比模量高、可設(shè)計(jì)性靈活、易于整體成型、可導(dǎo)靜電、防滲漏、耐老化等特點(diǎn)。它主要用于替代客戶產(chǎn)品中常用的金屬鋁油箱，在滿足油箱性能要求的基礎(chǔ)上，質(zhì)量可減輕20%.

該產(chǎn)品已在某型裝甲車上應(yīng)用，并已經(jīng)過(guò)高溫、低溫、高壓惡劣環(huán)境，特殊路況的考驗(yàn)，運(yùn)行結(jié)果良好，得到了客戶的一致好評(píng)。

2 制備材料及方法

2.1 制備原料及設(shè)備

在實(shí)際工作中，用到的原輔料有玻璃鋼模具（自制）、導(dǎo)靜電涂料、4481樹(shù)脂（常州華科聚合物股份有限公司）、3K碳纖布370 g/m2（山東江山纖維科技）、透氣氈（北京科拉斯科技有限公司）、吸膠氈（北京科拉斯科技有限公司）、導(dǎo)流網(wǎng)（北京科拉斯科技有限公司）、樹(shù)脂管（市場(chǎng)）、真空袋（北京科拉斯科技有限公司）、密封膠條（北京科拉斯科技有限公司）；用到的設(shè)備是真空緩沖罐（自制）。

2.2 制作方法

2.2.1 模具制作方法

制作模具時(shí)，采用雙陰模的方式，具體步驟是：①將木型模具首先制備成整體木型，然后在分型線處將其分割為兩部分，兩部分木型制作為空心（可承受住手糊操作即可）；②利用木型直接糊制出FRP模具，然后對(duì)模具進(jìn)行后處理。木模分型方式如圖1所示。采用陰模模具的優(yōu)勢(shì)是制備內(nèi)殼時(shí)外表面光滑，無(wú)拼接痕。

2.2.2 二次成型工藝

二次成型工藝的實(shí)施步驟是：內(nèi)殼成型—內(nèi)殼密封測(cè)試—外殼成型—固化—脫模。

2.2.2.1 內(nèi)殼成型

2.2.2.1.1 模具處理

在鋪層前，模具要脫模蠟兩三遍。

2.2.2.1.2 鋪層

鋪層時(shí)，鋪設(shè)3層370 g/m2碳纖布＋脫模布＋導(dǎo)流網(wǎng)，鋪層向工藝邊上翻50 mm，導(dǎo)流網(wǎng)比鋪層小110 mm，具體如圖2所示。鋪層鋪完后，黏接面的位置加上隨型工裝來(lái)保證4個(gè)轉(zhuǎn)角和內(nèi)表面的平整光滑，強(qiáng)芯氈裁剪尺寸為60 mm×80 mm，一共8塊。

圖1 木模分型方式

圖2 內(nèi)殼鋪層圖

2.2.2.1.3 注膠方式

注膠時(shí)，中間注膠，四周抽真空，中間注膠管用導(dǎo)流網(wǎng)包起來(lái)，離鋪層高為10 mm，具體如圖3所示。

2.2.2.1.4 密封測(cè)試

密封測(cè)試時(shí)，在油管處連接Φ6的管，給正壓0.01 MPa，外部刷洗衣粉泡，看是否有吹泡泡的現(xiàn)象。如果洗衣粉水測(cè)不出漏氣，用真空袋進(jìn)行保壓試驗(yàn)，不掉壓，說(shuō)明產(chǎn)品密封。

2.2.2.2 外殼成型

在內(nèi)殼處理方面，鋪層前對(duì)內(nèi)殼進(jìn)行打磨處理，表面處理毛糙為止，打磨完成后，再次測(cè)漏氣，不漏氣再鋪層。

2.2.2.2.1 鋪層

鋪層時(shí)，每面鋪設(shè)4層370 g/m2碳纖維布＋脫模布＋導(dǎo)流網(wǎng)＋轉(zhuǎn)角隨型工裝。具體鋪層方法是：①4面（棱邊都翻出50 mm）一鋪，上下、前后、左右共走3遍，此時(shí)每面2層，每個(gè)棱邊3層，每個(gè)頂點(diǎn)3層；②四面（棱邊都翻出70 mm）一鋪，上下、前后、左右共走3遍，此時(shí)每面2層，每個(gè)棱邊3層，每個(gè)頂點(diǎn)3層。

2.2.2.2.2 注膠方式

注膠時(shí)，中間注膠，兩端抽真空，中間注膠管用導(dǎo)流網(wǎng)包裹起來(lái)，離油箱鋪層10 mm，圍繞油箱1圈，兩端的抽真空需要引到1個(gè)小真空袋中的強(qiáng)心氈上再進(jìn)行抽真空處理。強(qiáng)心氈的尺寸為100 mm×200 mm。抽真空口處無(wú)導(dǎo)流網(wǎng)區(qū)域?yàn)棣?00，具體注膠情況如圖4所示。

3 結(jié)束語(yǔ)

利用這種方法制備出的復(fù)合材料油箱能夠經(jīng)受高溫、低溫、高壓等各種惡劣環(huán)境的考驗(yàn)，并且該產(chǎn)品已在某型裝甲車上應(yīng)用，通過(guò)了特殊路況的考驗(yàn)，運(yùn)行情況較好，得到了相關(guān)人士的好評(píng)。在未來(lái)的研究中，還將深入研究、改進(jìn)制備工藝，進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量。

圖3 注膠輔料鋪設(shè)圖

圖4 外殼注膠方式圖