一种复合装甲板成型方法
阅读说明：本技术 一种复合装甲板成型方法 (Composite armor plate forming method ) 是由 张炀 王博 魏成霖 卞晓兵 刘海峰 黄广炎 于 2021-03-31 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种复合装甲板成型方法,包括以下步骤：第一步：将面板作为模具放置在架车上,保持面板平稳；第二步：将纤维预浸料按照预设要求裁剪下料,铺叠整理后,贴合在面板上；第三步：将透气毡放置在纤维预浸料上,并密封；第四步：整理完成之后,将真空泵与真空袋连接,并抽真空,保压30min,测试真空袋密闭性能；第五步：完成密闭性试验后,将架车推入热压罐内；第六步：打开真空泵,控制真空表读数在0至-0.1之间,分三级并逐级调整热压罐罐内温度和压力,制备复合装甲板；第七步：完成复合装甲板之后,调整罐内压力至常压,关闭热压罐加热装置,待罐内压力、温度降至常温常压后,将复合装甲板制品脱模取出。(The invention discloses a composite armor plate forming method, which comprises the following steps: the first step is as follows: placing the panel as a mould on a trolley to keep the panel stable; the second step is that: cutting and blanking fiber prepreg according to preset requirements, laying and finishing the fiber prepreg, and attaching the fiber prepreg to a panel; the third step: placing the airfelt on the fiber prepreg and sealing; the fourth step: after finishing, connecting a vacuum pump with a vacuum bag, vacuumizing, maintaining the pressure for 30min, and testing the sealing performance of the vacuum bag; the fifth step: after the tightness test is finished, pushing the frame vehicle into a hot-pressing tank; and a sixth step: opening a vacuum pump, controlling the reading of a vacuum meter to be between 0 and-0.1, and adjusting the temperature and the pressure in the autoclave tank in three stages step by step to prepare a composite armor plate; the seventh step: and after the composite armor plate is finished, adjusting the pressure in the tank to normal pressure, closing the heating device of the autoclave, and demolding and taking out the composite armor plate product after the pressure and the temperature in the tank are reduced to normal temperature and normal pressure.)
技术领域
本发明涉及防护装备制造技术领域，具体涉及一种复合装甲板成型方法。
背景技术
复合装甲板是将两种以上抗弹材料通过合理工艺组合(通常是无机材料与有机复合材料 组合)而成，能够满足更为广泛和苛刻的防护需求，从而获得更为优异的防护性能。目前，复 合装甲板已广泛应用于舰船、车辆、航空等军事领域。复合装甲板通常由面板与背板两部分 组成，面板通常选用陶瓷、金属等高硬度无机材料制备而成，背板通常选用高性能纤维复合 材料制备而成。
目前通用的装甲结构都是平板结构，在制造过程中，先分别制备面板和背板，然后通过 热压工艺共固化制备(使用胶粘剂粘接成型)。因此，传统工艺制备的防弹装甲板存在质量大、 防护效率低、无法制备大型复杂结构的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种复合装甲板成型方法，将成熟材料与制造技术相结合，能 够生产形状复杂、高曲率和高性能的装甲复合材料，而不需要使用高吨位压机加工，并且比 传统的平板装甲具有显著的成本或重量优势。
本发明的技术方案为：一种复合装甲板成型方法，包括以下步骤：
第一步：将面板作为模具放置在架车上，保持面板平稳；
第二步：将纤维预浸料按照预设要求裁剪下料，铺叠整理后，贴合在面板上；
第三步：将透气毡放置在纤维预浸料上，并密封；
第四步：整理完成之后，将真空泵与真空袋连接，并抽真空，保压30min，测试真空袋 密闭性能；
第五步：完成密闭性试验后，将架车推入热压罐内；
第六步：打开真空泵，控制真空表读数在0至-0.1之间，分三级并逐级调整热压罐罐内 温度和压力，制备复合装甲板；
第七步：完成复合装甲板之后，调整罐内压力至常压，关闭热压罐加热装置，待罐内压 力、温度降至常温常压后，将复合装甲板制品脱模取出。
优选地，所述第一步中的面板的材料为陶瓷材料或金属材料或复合材料。
优选地，所述第一步中的面板为异形碳化硼陶瓷面板或防弹钢面板或异形碳化硅陶瓷面 板或异形复合材料面板。
优选地，所述第二步中的纤维预浸料的材质为玻璃纤维预浸料、碳纤维预浸料、芳纶纤 维预浸料、超高分子量聚乙烯纤维预浸料中的一种或两种以上的组合。
优选地，所述第六步中，第一级为设定罐内温度为50-70℃，压力为3-7MPa，保持15min； 第二级为设定罐内温度为70-100℃，压力为7-15MPa，保持15min；第三级为将热压罐内温 度升至100-135℃，压力升至15-25MPa，保持30min。
优选地，所述第三步中使用真空袋和密封胶带进行密封。
优选地，所述热压罐的罐体为内外套筒结构。
优选地，所述热压罐罐体的内外套筒结构之间设置有加热装置及冷却装置。
优选地，所述步骤七中关闭加热装置后打开冷却装置。
有益效果：
1、本发明的装甲板成型方法，将成熟材料与制造技术相结合，以面板材料代替胚料加工 成型的铝制或钢制模具，作为模具使用；旨在通过热压罐工艺将纤维背板直接整合到迎弹板 上，使防弹板的性能几乎等同于高吨位压制工艺制备的防弹板的性能，通过采用本方法的技 术，完整的复合装甲可以在单个热压罐工艺循环中整体加工，减少二次成型工艺，缩短加工 周期，提升加工效率，在工艺流程和制造成本方面显著低于传统工艺。
2、本发明将硬质面板用作模具，显著减少模具加工制造周期和成本。
3、本发明中纤维预浸料的材质选择，能够提高背板材料与面板材料的贴合性能，防止因 工装误差造成面板与背板不匹配而引发的剥离问题。
4、本发明中的复合装甲板成型方法可制备复杂形状和/或大型防弹装甲，减少防弹装甲 安装重量，减轻被防护物体(如车辆、船舶、飞行器等)整体重量。
具体实施方式
下面举实施例，对本发明进行详细描述。
实施例1：
本实施例提供了一种复合装甲板成型方法，将成熟材料与制造技术相结合，能够生产形 状复杂、高曲率和高性能的装甲复合材料，而不需要使用高吨位压机加工，并且比传统的平 板装甲具有显著的成本或重量优势。
该成型方法包括以下步骤：
步骤一：将异形碳化硼陶瓷面板作为模具放置在架车上，保持面板平稳；
步骤二：将超高分子量聚乙烯(UHMWPE)UD布按照设计要求(根据实际工程需求确定) 裁剪下料，铺叠整理后，贴合在步骤一中的陶瓷面板上；
步骤三：将透气毡放置在UHMWPE UD布上，并使用真空袋和密封胶带进行密封；
步骤四：整理完成之后，将真空泵与真空袋连接，并抽真空，控制真空表的真空度读数 为-0.1，保压30min，测试真空袋密闭性能；
步骤五：完成密闭性试验，确认真空袋无破损，真空表的真空度读数无变化后，将架车 推入热压罐内；
步骤六：打开真空泵，控制真空表的真空度读数为-0.1，调整热压罐罐内温度和压力，设 定罐内温度为70℃，压力为5MPa，保持15min，以便于软化UHMWPE UD布，促进真空泵抽出UD布内气体，从而压实UD布；
步骤七：调整热压罐内温度和压力，设定罐内温度为90℃，压力为10MPa，保持15min， 逐步提高温度和压力，进一步软化UHMWPE UD布，保证UD布的柔软性，提高UD布与陶瓷面板的贴合度，促进复合防弹装甲板各组分一体化；
步骤八：继续调整热压罐内温度和压力，设定罐内温度为120℃，压力为15MPa，保持 15min，促进UHMWPE UD布内树脂软化，提高树脂流动性，保证UHMWPE纤维充分被树 脂包裹；
步骤九：将热压罐内温度升至135℃，压力升至25MPa，保持30min，以用于提升纤维与树脂的界面性能，降低背板的孔隙率，保证纤维背板良好的力学性能和防护性能；
步骤十：调整罐内压力至常压，关闭热压罐加热装置，待罐内压力降至常温下压力后， 将复合装甲板制品脱模取出；其中，压制过程中模具受到外部压力收缩变形，模具将压力传 给原材料，产品的形状由模具形状决定。
实施例2：
该成型方法包括以下步骤：
步骤一：将异形碳化硅陶瓷面板作为模具放置在架车上，保持面板平稳；
步骤二：将芳纶UD布按照设计要求(根据实际工程需求确定)裁剪下料，铺叠整理后， 贴合在步骤一中的陶瓷面板上；
步骤三：将透气毡放置在芳纶UD布上，并使用真空袋和密封胶带进行密封；
步骤四：整理完成之后，将真空泵与真空袋连接，并抽真空，控制真空表的真空度读数 为-0.1，保压30min，测试真空袋密闭性能；
步骤五：完成密闭性试验，确认真空袋无破损，真空表的真空度读数无变化后，将架车 推入热压罐内；
步骤六：打开真空泵，控制真空表的真空度读数为-0.1，调整热压罐罐内温度和压力，设 定罐内温度为70℃，压力为5MPa，保持15min，以便于软化芳纶UD布，促进真空泵抽出UD布内气体，从而压实UD布；
步骤七：调整热压罐内温度和压力，设定罐内温度为85℃，压力为10MPa，保持15min， 逐步提高温度和压力，进一步软化芳纶UD布，保证UD布的柔软性，提高UD布与陶瓷面 板的贴合度，促进复合防弹装甲板各组分一体化；
步骤八：继续调整热压罐内温度和压力，设定罐内温度为90℃，压力为15MPa，保持15min，促进芳纶UD布内树脂软化，提高树脂流动性，保证芳纶纤维充分被树脂包裹；
步骤九：将热压罐内温度升至125℃，压力升至25MPa，保持30min，以用于提升纤维与树脂的界面性能，降低背板的孔隙率，保证纤维背板良好的力学性能和防护性能；
步骤十：调整罐内压力至常压，关闭热压罐加热装置，待罐内压力降至常温下压力后， 将复合装甲板制品脱模取出；其中，压制过程中模具受到外部压力收缩变形，模具将压力传 给原材料，产品的形状由模具形状决定。
实施例3：
该成型方法包括以下步骤：
步骤一：将防弹钢面板作为模具放置在架车上，保持面板平稳；
步骤二：将超高分子量聚乙烯(UHMWPE)UD布按照设计要求(根据实际工程需求确定) 裁剪下料，铺叠整理后，贴合在步骤一中的防弹钢面板上；
步骤三：将透气毡放置在UHMWPE UD布上，并使用真空袋和密封胶带进行密封；
步骤四：整理完成之后，将真空泵与真空袋连接，并抽真空，控制真空表的真空度读数 为-0.1，保压30min，测试真空袋密闭性能；
步骤五：完成密闭性试验，确认真空袋无破损，真空表的真空度读数无变化后，将架车 推入热压罐内；
步骤六：打开真空泵，控制真空表的真空度读数为-0.1，调整热压罐罐内温度和压力，设 定罐内温度为70℃，压力为5MPa，保持15min，以便于软化UHMWPE UD布，促进真空泵抽出UD布内气体，从而压实UD布；
步骤七：调整热压罐内温度和压力，设定罐内温度为90℃，压力为10MPa，保持15min， 逐步提高温度和压力，进一步软化UHMWPE UD布，保证UD布的柔软性，提高UD布与防弹钢面板的贴合度，促进复合防弹装甲板各组分一体化；
步骤八：继续调整热压罐内温度和压力，设定罐内温度为120℃，压力为15MPa，保持 15min，促进UHMWPE UD布内树脂软化，提高树脂流动性，保证UHMWPE纤维充分被树 脂包裹；
步骤九：将热压罐内温度升至135℃，压力升至25MPa，保持30min，以用于提升纤维与树脂的界面性能，降低背板的孔隙率，保证纤维背板良好的力学性能和防护性能；
步骤十：调整罐内压力至常压，关闭热压罐加热装置，待罐内压力降至常温下压力后， 将复合装甲板制品脱模取出；其中，压制过程中模具受到外部压力收缩变形，模具将压力传 给原材料，产品的形状由模具形状决定。
实施例4：
该成型方法包括以下步骤：
步骤一：将复合材料面板作为模具放置在架车上，保持面板平稳；
步骤二：将碳纤维预浸料、芳纶纤维预浸料和超高分子量聚乙烯(UHMWPE)UD布按照 设计要求(根据实际工程需求确定)裁剪下料，顺序铺叠整理后，贴合在步骤一中的复合材 料面板上；
步骤三：将透气毡放置在最外层UHMWPE UD布上，并使用真空袋和密封胶带进行密封；
步骤四：整理完成之后，将真空泵与真空袋连接，并抽真空，控制真空表的真空度读数 为-0.1，保压30min，测试真空袋密闭性能；
步骤五：完成密闭性试验，确认真空袋无破损，真空表的真空度读数无变化后，将架车 推入热压罐内；
步骤六：打开真空泵，控制真空表的真空度读数为-0.1，调整热压罐罐内温度和压力，设 定罐内温度为80℃，压力为3MPa，保持15min，以便于软化各层叠纤维布，促进真空泵抽 出各层叠布内气体，从而压实UD布；
步骤七：调整热压罐内温度和压力，设定罐内温度为90℃，压力为8MPa，保持15min， 然后升压至10MPa，保压10min，逐步提高温度和压力，进一步软化各层纤维布，保证层叠 的柔软性，提高层叠布与复合材料面板的贴合度，促进复合防弹装甲板各组分一体化；
步骤八：继续调整热压罐内温度和压力，设定罐内温度为120℃，压力为15MPa，保持 15min，促进各层叠布内树脂软化，提高树脂流动性，保证纤维充分被树脂包裹；
步骤九：将热压罐内温度升至135℃，压力升至25MPa，保持30min，以用于提升纤维与树脂的界面性能，降低背板的孔隙率，保证纤维背板良好的力学性能和防护性能；
步骤十：调整罐内压力至常压，关闭热压罐加热装置，待罐内压力降至常温下压力后， 将复合装甲板制品脱模取出；其中，压制过程中模具受到外部压力收缩变形，模具将压力传 给原材料，产品的形状由模具形状决定。
实施例5：
在实施例1或2或3或4的基础上，步骤十中关闭热压罐加热装置后可打开冷却装置， 且热压罐的罐体为内外套筒结构，加热装置及冷却装置设置在热压罐罐体的内外套筒结构之 间。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在 本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护 范围之内。
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