一种基于热压罐工艺的碳纤维复合材料屏蔽方舱制作方法

技术领域

本发明涉及军用方舱制备技术领域，更具体而言，涉及一种基于热压罐工艺的碳纤维复合材料屏蔽方舱制作方法。

背景技术

军用方舱的轻量化已经成为该领域的一个重点研究方向，但轻量化设计离不开先进复合材料技术，如何能够即采用复合材料作为原有金属舱体主材的替代，又能够保障方舱产品的电磁防护功能是目前急需解决的一个难点。而目前复合材料设备舱提高屏蔽效能的主要途径仍在材料性能和连接结构方面，其设计理念仍然延续传统金属舱体的设计方式，未能将复合材料的成型制造特点与电磁增强设计的方式结合起来，存在大量拼接结构带来的缝隙，降低了复合材料设备舱体的屏蔽效能。

中国专利CN 105644631A“碳纤维方舱”报道了一种碳纤维复合材料屏蔽方舱，包括多块碳纤维复合板、外包角、压条，碳纤维舱门等，具有防雨、防尘、隔温和防霉菌、防盐雾和湿热的三防功能，具备一定的电磁屏蔽功能。

综上所述，目前已有的对复合材料电磁屏蔽舱体多以拼接的方式进行，一体化结构的电磁屏蔽复合材料舱体设计和制造方式尚无报道。目前舱体复材化设计仍大多沿用金属大板方舱拼接的方式进行制造，由于拼接带来的导电层不连续，造成了舱体的屏蔽效能下降。尤其在复合材料作为舱体壁板的主材后，电搭接性能更差，从而带来了目前复合材料屏蔽方舱的性能普遍不高的弊端。同时，目前方舱类产品的复材化，并未能将复合材料一体化制造的优势发挥出来，造成产品制造周期长，成本高的弊端。

发明内容

为了克服现有技术中所存在的不足，本发明提供一种具有轻质、电磁防护效能好、制造工艺简单的碳纤维复合材料屏蔽方舱制作方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于热压罐工艺的碳纤维复合材料屏蔽方舱制作方法，包括以下步骤：

S1、模具制作：按设计规格制作门板和舱体模具；

S2、门板制作：将外蒙皮铺放在舱体模具内；在外蒙皮内放置中间层，所述中间层包括屏蔽门型材与夹心层，所述屏蔽门型材之间设置夹心层；在中间层内铺放内蒙皮；在内蒙皮内采用真空袋密封，抽真空，将模具放入热压罐之内，加压固化后脱模，机加工，得到舱门板；

S3、舱体制作：将外蒙皮铺放在舱体模具内；在外蒙皮内放置中间层，所述中间层包括门框型材、加强筋与夹心层；在中间层内铺放内蒙皮；在内蒙皮内采用真空袋密封，抽真空，将模具放入热压罐之内，加压固化后脱模，机加工，得到舱体；

S4、导电化处理：将屏蔽门型材和门框型材配合面打磨，直至导电层为止，然后在表面涂刷导电涂料，待涂层固化；

S5、碳纤维复合材料屏蔽方舱装配，在屏蔽门型材和门框型材配合面凹槽位置安装弹性导电密封条、舱体和门板对应位置安装铰链、门锁，保障舱门位置的电磁密封。

进一步地，步骤S2与步骤S3中所述内蒙皮为碳纤维层、屏蔽金属网层、镀金属碳纤维层和碳纤维层依次铺设；所述内蒙皮中碳纤维层、屏蔽金属网层、镀金属碳纤维层和碳纤维层通过环氧树脂、不饱和树脂或聚氨酯树脂固化粘接；步骤S2与步骤S3中所述外蒙皮为碳纤维层、屏蔽金属网层、镀金属碳纤维层和碳纤维层依次铺设；所述外蒙皮中碳纤维层、屏蔽金属网层、镀金属碳纤维层和碳纤维层通过环氧树脂、不饱和树脂或聚氨酯树脂固化粘接；所述屏蔽门型材和门框型材材质为碳纤维复合材料、铝合金或不锈钢。

进一步地，所述碳纤维层为碳纤维布通过树脂预浸或者树脂涂布；所述屏蔽金属网层采用铜、镍、坡莫合金；所述镀金属碳纤维层采用镀铜、银碳纤维布。

进一步地，所述碳纤维布采用经纬编织织物、单向编织织物

进一步地，步骤S2与步骤S3中所述夹心层采用泡沫或蜂窝夹心。

进一步地，步骤S2中所述抽真空至真空度小于-90kPa，加压固化温度80℃～150℃，压力0.1～1MPa。

进一步地，步骤S3中所述抽真空至真空度小于-90kPa，加压固化温度80℃～150℃，压力0.1～1MPa。

进一步地，所述屏蔽门型材和门框型材配合面设置为台阶状，所述台阶状层面开设有凹槽。

进一步地，所述凹槽面进行导电化处理。对表面进行打磨或涂刷导电胶。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：

本发明提供了一种基于热压罐工艺的碳纤维复合材料屏蔽方舱制作方法，将碳纤维复合材料电磁防护技术与复合材料方舱一体化制造工艺相结合，相对于传统的金属类屏蔽机方舱在重量上得到极大的减轻，并且在方舱复合材料的电磁增强方式中采用了镀金属碳纤维与屏蔽金属网相结合的方式，既保证了部件密度不会明显增强的同时又保证了屏蔽结构的可实现性，最后方舱舱体与舱门连接部位的电搭接处理方式，保障了连接的可靠性的同时，确保了优良的电磁密封性能；利用复合材料层间电磁强化处理手段提高碳纤维复合材料的电磁脉冲防护能力，以该层间电磁增强复合材料结构和泡沫夹层作为设备舱壁板材料，在辅以复合材料制造工艺，实现了一种重量轻、电磁防护效果优异的一体结构复合材料设备舱。该方舱制造工艺简单，加工方式也较容易实现，再结合方舱一体化结构的优势，使得方舱强度、重量、电磁防护能力优异，可实现在14kHz～18GHz下40dB以上的屏蔽效能。

附图说明

图1为碳纤维复合材料屏蔽方舱结构示意图；

图2为方舱舱体与门板配合结构示意图；

图3为舱体结构示意图；

图4为碳纤维复合材料蒙皮结构示意图；

图5为舱体制造工艺示意图。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-5所示，一种基于热压罐工艺的碳纤维复合材料屏蔽方舱制作方法，包括以下步骤：

S1、模具制作：按设计规格制作门板和舱体模具；

S2、门板制作：将外蒙皮23铺放在舱体模具内；在外蒙皮23内放置中间层，所述中间层包括屏蔽门型材与夹心层24，所述屏蔽门型材之间设置夹心层24；在中间层内铺放内蒙皮22；在内蒙皮22内采用真空袋密封，抽真空，将模具放入热压罐之内，加压固化后脱模，机加工，得到舱门板2；

S3、舱体制作：将外蒙皮23铺放在舱体模具内；在外蒙皮23内放置中间层，所述中间层包括门框型材21、加强筋25与夹心层24；在中间层内铺放内蒙皮22；在内蒙皮内22采用真空袋密封，抽真空，将模具放入热压罐之内，加压固化后脱模，机加工，得到舱体1；

S4、导电化处理：将屏蔽门型材和门框型材配合面打磨，直至导电层为止，然后在表面涂刷导电涂料，待涂层固化；

S5、碳纤维复合材料屏蔽方舱装配，在屏蔽门型材和门框型材配合面凹槽位置安装弹性导电密封条3、舱体1和门板2对应位置安装铰链、门锁，保障舱门位置的电磁密封。

在本实施例中，步骤S2与步骤S3中所述内蒙皮为碳纤维层26、屏蔽金属网层27、镀金属碳纤维层28和碳纤维层26依次铺设；所述内蒙皮中碳纤维层、屏蔽金属网层、镀金属碳纤维层和碳纤维层通过环氧树脂、不饱和树脂或聚氨酯树脂固化粘接；步骤S2与步骤S3中所述外蒙皮为碳纤维层26、屏蔽金属网层27、镀金属碳纤维层28和碳纤维层26依次铺设；所述外蒙皮中碳纤维层、屏蔽金属网层、镀金属碳纤维层和碳纤维层通过环氧树脂、不饱和树脂或聚氨酯树脂固化粘接；所述屏蔽门型材和门框型材材质为碳纤维复合材料、铝合金或不锈钢。所述碳纤维层26为碳纤维布通过树脂预浸或者树脂涂布；所述屏蔽金属网层27采用铜、镍、坡莫合金；所述镀金属碳纤维层28采用镀铜、银碳纤维布。镀金属碳纤维是增强碳纤维复合材料对于低频和高频电磁波的屏蔽功能，并能保障材料整体的密度不会大幅增加，屏蔽金属网是作为镀镍碳纤维的补充材料，进一步提高体系的导电性能，并能在接缝等部位起到导电连接的作用。所述碳纤维布采用经纬编织织物、单向编织织物。步骤S2与步骤S3中所述夹心层24采用泡沫或蜂窝夹心。所述泡沫包括但不仅限于聚氨酯泡沫、PET泡沫。

在本实施例中，步骤S2中所述抽真空至真空度小于-90kPa，加压固化温度80℃～150℃，压力0.1～1MPa。步骤S3中所述抽真空至真空度小于-90kPa，加压固化温度80℃～150℃，压力0.1～1MPa。

在本实施例中，所述屏蔽门型材和门框型材配合面设置为台阶状，所述台阶状层面开设有凹槽。所述凹槽面进行导电化处理。对表面进行打磨或涂刷导电胶。

上面仅对本发明的较佳实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化，各种变化均应包含在本发明的保护范围之内。