Способ изготовления изделия смесевого твердого топлива



 


Владельцы патента RU 2441858:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт полимерных материалов" (RU)

Изобретение относится к способу изготовления изделия смесевого твердого топлива. Способ включает приготовление топливной смеси; формование изделия в вертикально расположенную пресс-форму под давлением с регулируемой производительностью путем подачи топливной смеси снизу пресс-формы без вакуумирования; полимеризацию изделия под давлением. Формование изделия при величине предела текучести топливной смеси 1-5 г/см2 ведут с линейной скоростью подачи топливной смеси в пресс-форму 1,2÷1,8 см/мин, а при величине предела текучести более 5 г/см2 - с линейной скоростью 1,9÷4,1 см/мин. Техническим результатом заявленного изобретения является повышение качества изделий. 1 табл.

 

Изобретение относится к области изготовления изделий из смесевого твердого топлива (СТТ), а именно к способу формования изделия СТТ методом литья под давлением.

Известны способы изготовления изделий СТТ по патенту США 3807272, по патенту ФРГ №2303065, способ дистанционной заливки высокоэнергетической топливной массы в корпус двигателя по патенту США №3562364, принятые за аналоги. Применение этих способов предусматривает приготовление топливной смеси в вертикальном смесителе планетарного типа со съемным корпусом, отсоединение съемного корпуса от перемешивающих устройств, помещение подвижного вытеснительного диска на зеркало топливной смеси, формование изделия в вертикально расположенную пресс-форму на установке дистанционного заполнения путем подачи топливной смеси литьем сверху при вакуумировании пресс-формы.

Применение указанных способов изготовления изделия требует вакуумирование пресс-формы, создание в ней дополнительных объемов для обеспечения возможности выхода в них в процессе формования и удаляемых впоследствии с остатками воздуха неоднородных частей топливной смеси. Применение указанных способов свободного литья для качественного формования из высоковязкой топливной смеси, обладающей пределом текучести, не представляется возможным.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому техническому результату к заявляемому способу является способ изготовления зарядов из смесевого твердого топлива по патенту РФ №2167135, МПК С06В 21/00, заявлено 04.08.1999 г., опубл. 20.05.2001 г., принятый авторами за прототип. Указанный способ включает приготовление топливной смеси в вертикальном смесителе со съемным корпусом, формование заряда в вертикально расположенную пресс-форму под давлением с регулируемой производительностью путем подачи топливной смеси снизу пресс-формы без вакуумирования и полимеризацию заряда под давлением, причем соотношение производительности при формовании входной и основной частей пресс-формы составляет 1:10÷15.

Изготовление изделия по указанному способу значительно повышает его качество, не требует наличия в пресс-форме в дальнейшем удаляемых прибыльных объемов и обеспечивает получение бездефектных изделий без вакуумирования пресс-формы.

К недостаткам известного способа изготовления заряда СТТ, принятого за прототип, относится то, что он не обеспечивает качества по монолитности (отсутствию воздушных включений) при формовании изделия из высоконаполненных составов, обладающих пределом текучести топливной смеси. Это связано с тем, что для высоконаполненных составов, обладающих пределом текучести, характерно образование прочностных структур на поверхности течения топливной смеси. При низких скоростях подачи топливной смеси в пресс-форму эти структуры разрушаются с образованием трещин, что приводит к образованию дефектов (воздушных включений) в изделии.

Технической задачей настоящего изобретения является создание способа изготовления изделия смесевого твердого топлива, обеспечивающего высокое его качество по монолитности (отсутствию воздушных включений, трещин) при изготовлении изделия из высоконаполненных составов СТТ, обладающих пределом текучести.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе изготовления изделия смесевого твердого топлива, включающем приготовление топливной смеси, формование изделия в вертикально расположенную пресс-форму под давлением с регулируемой производительностью путем подачи топливной смеси снизу пресс-формы без вакуумирования и полимеризацию изделия под давлением, особенность предлагаемого способа заключается в том, что формование изделия при величине предела текучести топливной смеси 1-5 г/см2 ведут с линейной скоростью подачи топливной смеси в пресс-форму 1,2÷1,8 см/мин, а при величине предела текучести более 5 г/см2 с линейной скоростью 1,9÷4,1 см/мин.

При формовании изделия с малой производительностью в кольцевом зазоре заполняемой пресс-формы реализуется низкая скорость сдвига. В соответствии с уравнением вязкого течения

где τ - напряжение сдвига, γ - скорость сдвига. При этом эффективная вязкость ηэф топливной смеси в кольцевом зазоре пресс-формы резко возрастает. При работе с высоконаполненными СТТ, обладающими пределом текучести вследствие их склонности к образованию прочностных структур, это приводит к возникновению трещин на поверхности течения и образованию дефектов в изделии.

Критическая величина скорости подачи топливной смеси в пресс-форму, при которой начинается процесс трещинообразования, зависит от величины предела текучести топливной смеси. При величине предела текучести 1-5 г/см2 для исключения образования трещин и дефектов в изделии линейная скорость подачи топливной смеси в пресс-форму должна быть в пределах 1,2÷1,8 см/мин. Линейная скорость подачи топливной смеси менее 1,2 см/мин при величине предела текучести 1-5 г/см2 не достаточна для создания условий устойчивого течения топливной смеси в кольцевом зазоре пресс-формы. В результате на свободной поверхности течения топливной смеси создаются условия для образования трещин и дефектов в изделии. Линейная скорость подачи топливной смеси более 1,8 см/мин приводит к капсуляции воздуха в топливной смеси из-за того, что в передних зонах пресс-формы топливная смесь не успевает заполнить сложные участки и в результате образуются дефекты в изделии.

При величине предела текучести топливной смеси более 5 г/см2 для исключения образования дефектов в изделии линейная скорость подачи топливной смеси в пресс-форму должна быть в пределах 1,9÷4,1 см/мин. Линейная скорость подачи топливной смеси менее 1,9 см/мин при величине предела текучести более 5 г/см2 не достаточна для создания условий растекания топливной смеси в кольцевом зазоре пресс-формы. В результате образуются трещины на поверхности слоя течения топливной смеси и образуются дефекты в изделии в виде воздушных включений.

Линейная скорость подачи топливной смеси в пресс-форму более 4,1 см/мин при величине предела текучести более 5 г/см2 приводит к капсуляции воздуха в топливной смеси в переходных зонах пресс-формы и образуются воздушные включения в изделии, что является недопустимым.

Примеры конкретного исполнения предлагаемого способа приведены в таблице применительно к процессу изготовления изделия смесевого твердого топлива из высоконаполненной топливной смеси, обладающей пределом текучести 2,0; 3,5; 5,5 и 8,0 г/см2. Изготавливаемое изделие имеет шестищелевой канал конической формы. Площадь кольцевого сечения формуемого изделия со стороны большого диаметра канала 786 см2, а со стороны малого диаметра канала 842 см2 соответственно. Опыты показали, что при скорости подачи в пресс-форму топливной смеси, обладающей пределом текучести 2,0; 3,5 г/см2, равной 943,2÷1414,8 см3/мин для участка изделия с наибольшим диаметром канала и равной 1010,4÷1515,6 см3/мин для участка изделия с наименьшим диаметром канала, что соответствует линейной скорости подачи топливной смеси в пресс-форму 1,2÷1,8 см/мин, исключается трещинообразование на поверхности течения, капсуляция воздуха в переходных зонах пресс-формы и обеспечивается качество изделия по монолитности (отсутствие воздушных включений) (варианты №1,2, 5, 6). В случае изготовления изделия из топливной смеси с пределом текучести 5,5; 8,0 г/см2 качество изделия по монолитности обеспечивается при объемной скорости подачи топливной смеси в пресс-форму 1493,4÷3222,6 см3/мин для участка изделия с наименьшим диаметром канала и при объемной скорости подачи топливной смеси 1599,8÷3452,2 см3/мин для участка изделия с наибольшим диаметром канала, что соответствует линейной скорости подачи топливной смеси в пресс-форму 1,9÷4,1 см/мин (варианты №10, 11, 14, 15).

В случае снижения линейной скорости подачи топливной смеси в пресс-форму ниже предложенных в способе пределов происходит нарушение качества изделия по монолитности из-за образования трещин на поверхности течения топливной смеси в пресс-форме (варианты №3, 7, 9, 13). В случае повышения линейной скорости подачи топливной смеси в пресс-форму выше предложенных в способе пределов также происходит нарушение качества изделия по монолитности из-за капсуляции воздуха в переходных зонах пресс-формы (варианты №4, 8, 12, 16)

Таблица
Примеры конкретного исполнения способа
№ варианта Предел текучести топливной смеси, г/см2 Линейная скорость подачи топливной смеси в пресс-форму, см/мин Объемная скорость подачи топливной смеси в пресс-форму, см3/мин Результат
со стороны большого диаметра канала со стороны малого диаметра канала
1 2 3 4 5 6
1 2,0 1,2 943,2 1010,4 Обеспечивается качество изделия по монолитности
2 1,8 1414,8 1515,6
3 1,1 864,6 926,2 Нарушается монолитность изделия
4 1,9 1493,4 1599,8
5 3,5 1,2 943,2 1010,4 Обеспечивается качество изделия по монолитности
6 1,8 1414,8 1515,6
7 1,1 864,6 926,2 Нарушается монолитность изделия
8 1,9 1493,4 1599,8
9 5,5 1,8 1414,8 1515,6 Нарушение монолитности изделия
10 1,9 1493,4 1599,8 Обеспечивается качество изделия по монолитности
11 4,1 3226,6 3452,2
12 4,2 3301,2 3536,4 Нарушение монолитности изделия
13 8,0 1,8 1414,8 1515,6 Нарушение монолитности изделия
14 1,9 1493,4 1599,8 Обеспечивается качество изделия по монолитности
15 4,1 3226,6 3452,2
16 4,2 3301,2 3536,4 Нарушение монолитности изделия

Применение описанного способа изготовления изделия смесевого твердого топлива позволяет обеспечить высокое качество изделия по монолитности формуемого из высоконаполненной топливной смеси, обладающей пределом текучести. Указанные преимущества подтверждены изготовлением по описанному способу опытной партии изделий.

Способ изготовления изделия смесевого твердого топлива, включающий приготовление топливной смеси, формование изделия в вертикально расположенную пресс-форму под давлением с регулируемой производительностью путем подачи топливной смеси снизу пресс-формы без вакуумирования и полимеризацию изделия под давлением, отличающийся тем, что формование изделия при величине предела текучести топливной смеси 1-5 г/см2 ведут с линейной скоростью подачи топливной смеси в пресс-форму 1,2÷1,8 см/мин, а при величине предела текучести более 5 г/см2 - с линейной скоростью 1,9÷4,1 см/мин.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к способу бронирования заряда баллиститного топлива в корпусе ракетного двигателя. .

Изобретение относится к пиротехнике, в частности к роботизированным автоматическим линиям для изготовления бенгальских свечей. .

Изобретение относится к способам получения термопластичных взрывчатых составов, которые благодаря своим свойствам могут быть использованы при производстве зарядов разнообразной геометрической формы методами, используемыми для обработки термопластичных материалов.
Изобретение относится к области производства порохов, в частности флегматизации сферических двухосновных порохов, предназначенных для снаряжения патронов стрелкового оружия, в том числе крупнокалиберного, и малокалиберных артиллерийских систем.
Изобретение относится к области получения сферических порохов (СФП) для стрелкового оружия и малокалиберной артиллерии. .
Изобретение относится к области получения сферических порохов для стрелкового оружия. .

Изобретение относится к прессованию изделий, а точнее к многогнездным пресс-формам. .
Изобретение относится к области получения пористых сферических порохов (СФП) для стрелкового оружия, например гладкоствольного дробового оружия. .
Изобретение относится к области производства сферических порохов (СФП) для стрелкового оружия и малокалиберной артиллерии. .

Изобретение относится к способам получения эластичных взрывчатых составов, которые могут быть использованы при производстве зарядов разнообразной геометрической формы различного назначения (детонирующие шнуры, разводки и т.д.) методами, используемыми для обработки термопластичных материалов.

Изобретение относится к области взрывчатых веществ, а именно к разработке способа изготовления полуфабриката для производства смесевого ракетного твердого топлива (СРТТ), малочувствительного к механическим воздействиям и электрической искре

Изобретение относится к области ракетно-артиллерийской техники, а именно к способам изготовления зарядов баллиститного ракетного топлива (БТРТ), и может быть использовано при отработке рецептур твердого ракетного топлива и технологии их изготовления

Изобретение относится к области изготовления изделия смесевого твердого топлива методом литья под давлением с заранее прогнозируемыми механическими характеристиками
Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к способу получения компонентов смесевого ракетного твердого топлива с улучшенными характеристиками

Изобретение относится к области разработки смесевых твердых ракетных топлив (СТРТ) с высокими энергетическими характеристиками, содержащих циклические нитрамины, в частности октоген

Изобретение относится к области ракетно-артиллерийской техники, а именно к способам изготовления зарядов твердого топлива, и может быть использовано при отработке рецептур и технологии изготовления баллиститных топлив, опытных и серийных зарядов к ракетным и артиллерийским системам

Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к способу покрытия компонентов, входящих в состав смесевого ракетного топлива

Изобретение относится к технологии формования изделия из смесевого твердого топлива
Изобретение относится к области производства пороха, в частности флегматизации зерненого пироксилинового пороха (ЗП), сферического одно- и двухосновного пороха (СФП), используемых для снаряжения патронов к стрелковому оружию и малокалиберной артиллерии
Наверх