缠绕成型应用于碳纤维贮运发射箱体制造中
江苏博实科技：军事国防是国家力量的根本，集贮存、运输、发射为一体的箱式发射技术已经成为目前弹箭武器研究领域的重点，碳纤维复合材料拥有质轻高强、耐腐蚀、耐磨损、抗冲击等优势，可将其用于导弹贮运发射箱的制作中。贮运发射箱箱体最初采用手糊工艺制造，存在原材料利用率低、生产效率低、制造成本高等缺点，我们可以根据这些将碳纤维箱体的成型工艺改为缠绕成型工艺。
1、设计准备
碳纤维复合材料发射箱箱体缠绕成型工艺所用材料主要有碳纤维增强材料、树脂基体、固化剂、功能材料、脱模剂及其他助剂。博实采用整体化设计方法，将防潮阻隔、电磁屏蔽等功能融于结构设计之中，根据刚强度要求，通过有限元分析优化出最佳箱体结构。再以质量为控制目标，将材料参数代入成熟的数学计算公式，推导出箱体的纤维含量和铺层层数，从而实现箱体结构与功能一体化设计，最终发射箱箱体设计为矩形。根据以往手糊工艺的缺点，我们采用纤维缠绕成型，纤维缠绕成型是在缠绕机上，将浸渍树脂的纤维均匀的、有规律的缠绕在一个转动的芯模上，最后固化，除去芯模获得制件。
2、缠绕工艺
（1）内层缠绕。将纤维从纱架上引出，使其经过浸胶槽、张力控制系统、导向环，最后搭接到芯模上。开启缠绕机，按照设定程序进行缠绕，用卡尺测量壁厚达到设计要求后，停止运行，将纤维剪断。复合材料箱体具有多种材料多层组合矩形截面薄壁结构特点，其缠绕张力控制对于箱体的致密性与壁厚均匀性至关重要。设计研究利于纤维缠绕的逐层张力递减制度。由于纤维是一层一层缠绕到芯模上，每缠绕一层均对前一层的纤维产生压力，从而使前一层变松，为了保证各层纤维的最后张力相同，使之共同受力，通过研究张力与缠绕芯模的刚度、缠绕制品的厚度、纤维的强度和含量、缠绕线型等之间的影响关系，优化确定缠绕张力控制参数。
（2）功能层铺放。研究设计专用的功能层材料铺放复合机构，采用在线涂胶压合工艺实现材料复合铺放。铺放过程中首先在预固化的内层坯体表面均匀涂刷一层环氧胶液，然后将裁剪好的阻隔层薄膜材料通过铺放结构上的供料卷沿长度方向进行铺放，并用胶辊进行压实和排除层间气泡，预固化一定时间。在充分压实并完全排除层间气泡的阻隔层薄膜表面，均匀涂刷一层环氧胶液，将导电屏蔽层材料沿长度方向铺放、压实，同时在其外表面涂刷一层环氧胶液进行封闭，然后固化一定时间再进行后续纤维结构层的缠绕。
（3）外层缠绕。将纤维搭接到箱体上，按照缠绕内层的方法缠绕外层，直至达到设计厚度。
3、性能检验
为验证缠绕成型的碳纤维发射箱体是否满足设计技术要求，博实对样件按照国军标的要求进行了试验验证，试验项目有尺寸、材料力学性能、透湿率、耐烧蚀性等。试验结果表面箱体各项性能均满足指标要求。目前该箱体已正式投产，并批量使用。
4、总结
通过缠绕成型制造的碳纤维复合材料箱体，相比传统手糊成型工艺，具有原材料利用率高、制造效率高、制造成本低等优点。通过螺旋缠绕方式制造碳纤维复合材料箱体，能够突破矩形截面箱体缠绕张力控制与功能层快速铺放等关键技术，实现发射箱箱体近零拔模斜度成型，各项性能均满足指标要求，解决了碳纤维复合材料箱体质量与成本的控制难题。
（本文由江苏博实创作，如需转载，请先联系作者，谢谢！）