热塑性复合材料在轨拉拔成型制管工艺的制作方法

本发明为一种航天用管材连续在轨拉拔制管的成型方法，具体是热塑性复合材料板材放卷、拉拔成型和焊接过程。

背景技术：

管材在连续在轨拉拔设备采用火箭将热塑性复合材料运送入轨,由太空制造机器人完成产品的加工。该方法可实现管材结构的快速制造，节省在轨贮存空间、降低成本,为空间大型设施的建设奠定基础，填补国内空白。热塑性复合材料板材的在轨连续拉拔过程包括板材的放卷、成型和焊接过程。其中，板材经过预成型模具，板料过渡模具和定性模具成形出管材。该步骤是成型的关键，决定能否成形出管材及成形出的管材质量是否符合实际需求。若是板材直接成形出管材则变形量过大，得到的管材难以达到实际的要求，复合材料板材也不能连续成形出管材。

技术实现要素：

本发明针对太空中管材在轨连续拉拔成型技术中存在的上述难题，提供了一种热塑性树复合材料板材在轨连续制管的方法。

本发明是通过以下技术方案实现的，如下步骤：

步骤1：热塑性复合材料板材在红外线灯的照射下高温放卷，卷料在外力作用下逐渐展平，进入成型阶段；

步骤2：热塑性复合材料板材在高温辅助成形模具中经过预压成型，板料开始一小段形成弯曲段；

步骤3：热塑性复合材料板料经过预压成型后，在外力的拉力作用下进入渐进过渡段，板料两端逐渐靠拢并形成搭接。

步骤4：在管材搭接的部分进行焊接，而后冷却管材，固定形状。根据所需管材长度进行切割。

优选地，所述步骤1，具体为：热塑性复合板材放卷过程中温度设置要保证材料处于高弹态的状态，保证材料的伸展性。同时温度不要设置过高将材料的基体融化。

优选地，所述步骤2，具体为：所述辅助成形模具近似为半喇叭形状，即下模具板材进入端弯曲性较低，近似为平直状态，板材成型后输出端弯曲性较高，近似为半圆形；上模具板材进入端、输出端弯曲度与下模具配合。辅助模具的板料进入端与输出端的形状的调节与控制，以及模具长度的控制对成形出的管材形状与质量都有很大的影响，需根据自身要求进行调节。

优选地，所述步骤3，具体为：预压成型后的热塑性复合材料板材在上下模具固定不动的条件下继续拉挤成型进入渐进成型模具，逐渐得到复合材料管材。

优选地，所述步骤4：焊接阶段配合定形管套，防止焊接过程中出现回弹现象。

本发明的有益效果是，本发明利用特殊设计的上下模具，使热塑性复合材料板材在高温下进行放卷、拉拔成型，焊接的连续在轨拉拔制管工艺，避免了成形过程中变形量过大和二次加热的能量耗散，能够大大提高生产效率，缩短生产周期，可以推广应用。

附图说明

图1为本发明提供的热塑性复合材料板材连续在轨拉拔成型制管工艺的整体示意图；

图2为根据本发明提供的热塑性复合材料板材成形在轨拉拔成型制管工艺的常温和加热的放卷过程示意图；

图3为根据本发明提供的热塑性复合材料板材成形在轨拉拔成型制管工艺的预压，拉挤成型结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

在根据本发明的一个具体实施例中，如图1～3所示，图1为本发明提供的热塑性复合材料板材连续在轨拉拔成型制管工艺的整体示意图，其中，供给11、导向12、加热13、拉挤成型14、焊接15、牵引16、切割17，主要包括放卷，拉挤成型和焊接部分；结合图2，根据本发明提供的热塑性复合材料板材成形为管材的在轨拉拔连续成型工艺，该工艺包括送料，在轨拉，5，焊接三个主要方式。在送料过程中采用红外线加热设备(红外灯4)，保证加热温度使热塑性复合材料处于易于成型的高弹态。拉拔成型过程包括辅助成型和过渡成型两个部分。辅助成形模具的上下模具与传统的模具有些差异(图3)，下模具3板材进入端弯曲性较低，近似为平直状态，板材成型后输出端弯曲性较高，近似为半圆形；上模具1板材进入端与输出端弯曲度与下模具3配合。辅助模具的板料进入端与输出端的形状的调节与控制，以及模具长度的控制对管材的成形形状及质量都有很大的影响，需要根据实际热塑性复合材料2的材料特性以及成形的条件进行调节。上模具1下压直至贴合下模具3，预压成型结束，在拉挤作用下，使预压成型板材进入过渡成型模具中，保证成型模具中的温度场一致。在热塑性复合材料2通过渐进过渡模具后，对成型的管材搭接处进行焊接，根据所需切取所需的管材长度，之后对管材进行冷却得到需要的管材。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种热塑性复合材料板材连续在轨拉拔制管的成型方法，包括如下步骤：步骤1：热塑性复合材料板材在红外线灯的照射下高温放卷，卷料在外力作用下逐渐展平，进入成型阶段；步骤2：热塑性复合材料板材在高温辅助成形模具中经过预压成型，板料开始一小段形成弯曲段；步骤3：热塑性复合材料板料经过预压成型后，在外力的拉力作用下进入渐进过渡段，板料两端逐渐靠拢并形成搭接。步骤4：在管材搭接的部分进行焊接，而后冷却管材，固定形状。根据所需管材长度进行切割。本发明避免了成形过程中变形量过大和二次加热的能量耗散，能够大大提高生产效率，缩短生产周期，可以推广应用。

技术研发人员：严飙;刘明瑞;秦礼;彭福军;尹红灵;耿海峰;彭雄奇
受保护的技术使用者：上海宇航系统工程研究所
技术研发日：2018.08.09
技术公布日：2019.01.04