一種耐高溫隔熱夾層材料構件的機床加工方法技術

本發明專利技術提供了一種耐高溫隔熱夾層材料構件的機床加工方法，所述方法包括如下步驟：(1)將構件材料坯體置于加工工裝；(2)利用定位特征對構件材料坯體進行定位；(3)將定位好的構件材料坯體固定；(4)對構件材料坯體進行邊緣切割加工，得到邊緣切割加工構件；其中，所述構件材料坯體具有異質層結構，并且所述邊緣切割加工通過機床加工方式進行。本發明專利技術方法簡單、操作簡便、對環境污染小，能夠大幅度提高構件加工精度和加工效率，主要用于航天航空工業、民用工業等領域。

【技術實現步驟摘要】
一種耐高溫隔熱夾層材料構件的機床加工方法
本專利技術涉及隔熱材料
，具體地說，本專利技術涉及一種耐高溫隔熱夾層材料構件的加工方法。
技術介紹
超高聲速飛行器在大氣層中長時高速巡航的過程中，飛行器要承受嚴酷的氣、熱載荷作用。為了保證飛行器外形結構完整，內部的元器件正常工作，需要兼具耐溫隔熱和承載功能的熱防護系統來保護飛行器避免在氣動加熱環境中燒毀和過熱。熱防護系統由于需要兼具耐溫、隔熱和承載等多種功能，因此一般都采用具有夾層結構的耐高溫隔熱構件，即耐高溫隔熱夾層材料構件。目前，耐高溫隔熱夾層材料構件的研究主要集中在材料本身以及夾層結構中的各層一體化制備技術上。例如，CN201320526457.7公開了一種耐高溫一體化剛性隔熱構件，所述耐高溫一體化剛性隔熱構件包括：剛性纖維隔熱層；滲透至所述剛性纖維隔熱層中的氣凝膠滲透層；在所述剛性纖維隔熱層的至少一側上的纖維織物面板增強層，其中通過縫合纖維線將所述剛性纖維隔熱層和所述纖維織物面板增強層縫制在一起，但是該專利沒有公開到最后的邊緣切割加工方法。然而，耐高溫隔熱夾層材料構件一般裝配在飛行器艙體外部，在使用時需要將多個構件拼接在一起，因此對于單個構件的內外型面及四周輪廓精度的要求是非常高的。另一方面，構件由于由夾層構成，制造時不僅涉及各層的制備工序，還涉及將各層一體化的工序，一體化后得到的坯體的邊緣部分的性能或者外形輪廓經常無法滿足使用要求，因此需要將坯體邊緣進行進一步的加工。如上所述，目前的研究主要集中在各層材料性能上以及在將各層一體化的技術上，很少研究用于提高耐高溫隔熱夾層結構的外形輪廓精度的加工技術。如果采用現有的加工方式，如車床或銑床等方式，存在定位精度低，自動化程度不高，加工后構件邊緣狀態不佳，影響構件生產制備的進度，甚至部分具有特異形狀的構件無法加工等問題。因此，非常需要一種用于保障和改善耐高溫隔熱夾層材料構件的外形和精度、提高加工效率的加工方法。這種夾層材料構件的加工方法特點或難點在于如何利用高精度的定位基準以保證加工精度，以及如何確保加工不同性質材料集成為一體的夾層材料結構以保證其夾層材料構件的邊緣狀態滿足使用要求。
技術實現思路
為了解決一個或多個上述問題，本專利技術提供了一種夾層結構尤其是例如耐高溫隔熱材料夾層材料構件的加工方法。具體地說，本專利技術通過如下技術方案來實現：1、一種耐高溫隔熱夾層材料構件的機床加工方法，所述方法包括如下步驟：(1)將構件材料坯體置于加工工裝；(2)利用定位特征對構件材料坯體進行定位；(3)將定位好的構件材料坯體固定；(4)對構件材料坯體進行邊緣切割加工，得到邊緣切割加工構件；其中，所述構件材料坯體具有異質層結構，并且所述邊緣切割加工通過機床加工方式進行。2、根據技術方案1所述的方法，所述邊緣切割加工的誤差為不大于0.3％。3、根據技術方案1或2所述的方法，所述加工工裝為夾持式加工工裝，并且所述固定通過夾具來實現；優選的是，所述定位特征包括位于所述加工工裝上的具有與夾層材料構件匹配貼合的型面定位特征和/或定位基準特征；和/或位于構件材料坯體上的與定位基準特征位置對準的定位件；更優選的是，所述定位件包括耐高溫性不低于坯體制備溫度的陶瓷柱；和/或所述型面定位特征包括具有與夾層材料構件匹配貼合的周邊配合型面定位特征。4、根據技術方案1至3中任一項所述的方法，所述夾層材料構件具有平坦表面和/或所述夾層材料構件具有非平坦異型表面。5、根據技術方案1至4中任一項所述的方法，所述夾層材料構件具有耐高溫性能、隔熱性能和承載性能；優選的是，所述夾層材料構件的使用溫度上限為1000～1200℃；室溫導熱系數≤0.05W/m·K；抗壓強度＞1MPa；和/或應變性能＞2000με；更優選的是，所述夾層材料構件用于通過拼接形成超高聲速飛行器的艙體外部的熱防護結構。6、根據技術方案1至5中任一項所述的方法，所述邊緣切割加工構件包括多個所述夾層材料構件，并且所述方法在步驟(4)之后，所述方法還包括步驟(5)：通過分割加工將所述邊緣切割加工構件進一步切割成多個所述夾層材料構件；優選的是，所述分割加工的誤差為不大于0.3％。7、根據技術方案1至6中任一項所述的方法，所述邊緣切割加工構件僅包括一個所述夾層材料構件。8、根據技術方案1至7中任一項所述的方法，所述機床為車床或銑床。9、根據技術方案1至8中任一項所述的方法，所述異質層結構為具有至少3層的異質層結構；優選的是，所述異質層結構中的外部兩層與至少一個內部芯層具有硬度異質性和/或脆性異質性。10、根據技術方案1至9中任一項所述的方法，所述異質層結構為具有上層、芯層和下層的三層夾心異質層結構；更優選的是，所述異質層結構由上面板層、芯層和下面板層構成，并且相對于面板層和芯層彼此而言，芯層材料為半柔性材料，上面板層材料和/或下面板層材料為脆性材料。本專利技術方法具有如下優點：(1)本方法加工得到的夾層結構例如耐高溫隔熱夾層材料構件的內外型面及四周輪廓精度較高，減少構件無法滿足使用要求造成的損失。尤其是在一些實施方式中，本專利技術利用型面定位特征和定位基準特征，如周邊配合型面定位特征和/或定位基準特征如定位面、定位孔、定位銷、定位釘或定位柱，和/或引入在材料制備過程中不會產生變化的定位件如耐高溫致密陶瓷柱，可以保證定位的精度。(2)在一些實施方式中，本專利技術利用型面貼合定位特征和/或定位基準特征(如定位面、定位孔、定位銷、定位釘或定位柱)、隨型模胎和三維理論模型加工，利用夾具固定，通過夾持式加工工裝例如上下夾持式加工工裝進行加工，去除多余部分材料，能達到誤差≯0.4％甚至≯0.3％的高精度。(3)本方法加工效率較高，能夠大幅度縮短構件制備周期，節約時間成本。夾持式加工工裝加持固定操作簡便，因此效率高，節約時間，而且精度高、廢品率低，能夠減少浪費，節約成本。(4)本方法簡單、操作簡便、對環境污染小；(5)本方法可以用于加工各種形狀規格的構件，例如平板構件或者異型構件，尤其適合各種型面復雜的異型構件，因此在航空航天工業的環境中具有廣泛的應用前景。附圖說明圖1示出了利用上下夾持式加工工裝加工坯體材料構件的圖示。圖2示出了單個坯體材料包括多個(圖中為4個)夾層材料構件的圖示。圖3為實施例1所切割的材料的切面的照片。圖4為實施例2所切割的材料的切面的照片。圖5為現有技術中所采用的切割加工的切割面的照片。圖中：13：坯體；14：上夾持件；15下夾持件；16：上下夾持式加工工裝。具體實施方式本專利技術提供了一種耐高溫隔熱夾層材料構件的機床加工方法，下面結合實施例對本專利技術作進一步說明。這些實施方式只是就本專利技術的優選實施方式進行舉例說明，本專利技術的保護范圍不應解釋為僅限于這些實施方式。如上所述，本專利技術提供了一種耐高溫隔熱夾層材料構件的機床加工方法，所述方法包括如下步驟：(1)將構件材料坯體置于加工工裝；(2)利用定位特征對構件材料坯體進行定位；(3)將定位好的構件材料坯體固定；(4)對構件材料坯體進行邊緣切割加工，得到邊緣切割加工構件；其中，所述構件材料坯體具有異質層結構，并且所述邊緣切割加工通過機床加工方式進行。異質層結構在一些實施方式中，所述異質層結構為具有至少2層的異質層結構，更優選為具有至少3層的異質層結構，例如可以為3至5層本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種耐高溫隔熱夾層材料構件的機床加工方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：(1)將構件材料坯體置于加工工裝；(2)利用定位特征對構件材料坯體進行定位；(3)將定位好的構件材料坯體固定；(4)對構件材料坯體進行邊緣切割加工，得到邊緣切割加工構件；其中，所述構件材料坯體具有異質層結構，并且所述邊緣切割加工通過機床加工方式進行。

【技術特征摘要】
1.一種耐高溫隔熱夾層材料構件的機床加工方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：(1)將構件材料坯體置于加工工裝；(2)利用定位特征對構件材料坯體進行定位；(3)將定位好的構件材料坯體固定；(4)對構件材料坯體進行邊緣切割加工，得到邊緣切割加工構件；其中，所述構件材料坯體具有異質層結構，并且所述邊緣切割加工通過機床加工方式進行。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述邊緣切割加工的誤差為不大于0.3％。3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述加工工裝為夾持式加工工裝，并且所述固定通過夾具來實現；優選的是，所述定位特征包括位于所述加工工裝上的具有與夾層材料構件匹配貼合的型面定位特征和/或定位基準特征；和/或位于構件材料坯體上的與定位基準特征位置對準的定位件；更優選的是，所述定位件包括耐高溫性不低于坯體制備溫度的陶瓷柱；和/或所述型面定位特征包括具有與夾層材料構件匹配貼合的周邊配合型面定位特征。4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述夾層材料構件具有平坦表面和/或所述夾層材料構件具有非平坦異型表面。5.根據權利要求1至4中任一項所述的方法，其特征在于：所述夾層材料構件具有耐高溫性能、隔熱性能和承載性能；優選的是，所述夾層材料構件的使用溫度上限為100...

【專利技術屬性】
技術研發人員：宋寒，蘇力軍，李文靜，劉云龍，曹杰，李晶，
申請(專利權)人：航天特種材料及工藝技術研究所，
類型：發明
國別省市：北京,11