Способ формообразования пакета крупногабаритных эквидистантных оболочек оживальной формы

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при взрывной штамповке, в частности при изготовлении пакета крупногабаритных эквидистантных оболочек оживальной формы жидкостных ракетных двигателей. Способ включает установку пакета оболочек в матрицу для взрыва, оснащенную гидравлическими прижимами у краев оболочки, герметизирующими внутреннюю полость. Затем вакуумируют пространство между оболочками. Штамповку взрывом выполняют с использованием водной передаточной среды и включением зарядов взрывчатого вещества, весовой эквивалент которых пропорционален диаметру оболочки в каждом сечении. Вес зарядов в граничных зонах верхнего и нижнего прижимов увеличивают для компенсации влияния прижимов на силу ударной волны. При этом вес граничных зарядов с учетом дополнительных рассчитывают по вышеуказанной формуле. В результате изобретение позволяет получить одинаковые минимальные зазоры между оболочками, определить величину зарядов у верхнего и нижнего прижимов при взрыве для обеспечения качественной пайки пакета оболочек. 1 ил.

 

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при взрывной штамповке, в частности при изготовлении пакета крупногабаритных эквидистантных оболочек оживальной формы жидкостных ракетных двигателей.

Наиболее близким аналогом является способ формообразования пакета деталей оживальной формы, включающий предварительный отжиг двух конусных заготовок из разных марок стали, установку в матрицу одной заготовки, размещение в ней более пластичной заготовки с зазором, вакуумирование пространства между ними, штамповку с использованием передаточной среды и последовательным включением зарядов взрывчатого вещества (Патент РФ №2317171, МПК B21D 26/08).

Недостатком данного способа является затруднение в получении одинаковых минимальных зазоров между заготовками после штамповки взрывом, что необходимо в дальнейшем для обеспечения качественной пайки пакета оболочек.

Для обеспечения качественной пайки пакета оболочек зазоры между оболочками после формообразования взрывом не должны превышать 0,2-0,3 мм при любых габаритах оболочек. Величину и распределение зарядов при штамповке взрывом определяют пропорционально диаметру сопла. Расчет величины заряда при формообразовании и калибровке оболочек оживальной формы обычно выполняется согласно формулам, изложенным в монографии по теории и практике взрывной обработки металлов (Дж. С. Райнхарт и Дж. Пирсон. «Взрывная обработка металлов», Издательство «Мир», Москва, 1966, с. 76, 117, 302-304). Однако практическое использование данной зависимости в зонах верхнего и нижнего прижима не дало положительных результатов. Зазоры по краям оболочек получались увеличенными, а так как под пайку с целью герметизации края оболочек свариваются, в этих зонах образуется увеличенная жесткость. За счет внутреннего вакуума и наружного поддавливания оболочки не могли притягиваться друг к другу. Поэтому качество пайки в этих зонах было неудовлетворительное.

По краям оболочек устанавливают прижимы, герметизирующие внутреннюю полость. Указанные прижимы придают дополнительную жесткость пакету оболочек и уменьшают величину ударной волны за счет ее поглощения прижимом и отражения от прижима. В результате известной величины расчетного заряда в зоне прижимов недостаточно.

Проведенные экспериментальные работы установили величину, на которую необходимо увеличить заряды, расположенные у верхнего и нижнего прижимов.

Техническим результатом, на достижение которого направлено данное изобретение, является получение одинаковых минимальных зазоров между оболочками, определение величины зарядов у верхнего и нижнего прижимов при взрыве для обеспечения качественной пайки пакета оболочек.

Данный технический результат достигается с помощью способа формообразования пакета крупногабаритных эквидистантных оболочек оживальной формы. Способ включает установку пакета оболочек в матрицу для взрыва, оснащенную гидравлическими прижимами у краев оболочки, герметизирующими внутреннюю полость. Затем вакуумируют пространство между оболочками. Штамповку взрывом выполняют с использованием водной передаточной среды и включением зарядов взрывчатого вещества, весовой эквивалент которых пропорционален диаметру оболочки в каждом сечении. Вес зарядов в граничных зонах верхнего и нижнего прижимов увеличивают для компенсации влияния прижимов на силу ударной волны, при этом вес граничных зарядов с учетом дополнительных рассчитывают по формуле

W_гран. - вес граничных зарядов;

где R₁ - расстояние от заряда до оболочки в зоне нижнего прижима (меньшего диаметра);

R₂ - расстояние от заряда до оболочки в зоне верхнего прижима (большего диаметра);

W - вес основного заряда;

k_гран. - коэффициент увеличения заряда в граничных зонах верхнего и нижнего прижимов, k_гран.=1,2÷1,3.

Сущность изобретения поясняется чертежом. На чертеже изображена матрица для взрыва, оснащенная верхним и нижним прижимами.

Способ осуществляют следующим образом.

Пакет крупногабаритных оболочек 1 из материалов, например, 12X18H10T-Ш и ВНС-16 устанавливают в матрицу, оснащенную гидравлическими прижимами 2 у краев оболочки, герметизирующими внутреннюю полость. Затем вакуумируют пространство между оболочками. Штамповку взрывом производят с использованием водной передаточной среды. Устанавливают заряды 3 взрывчатого вещества, весовой эквивалент которых пропорционален диаметру оболочки в каждом сечении. Для компенсации влияния прижимов на силу ударной волны вес зарядов в граничных зонах верхнего и нижнего прижимов увеличивают. Вес граничных зарядов с учетом дополнительных зарядов 4 рассчитывают по вышеуказанной формуле. Затем осуществляют штамповку взрывом.

Пример.

Определяем вес заряда у нижнего прижима W₁.

Для материала 12Х18Н10Т-Ш предел текучести σ_т=23 кг/мм².

R₁=330 мм; R₂=630 мм; толщина пакета оболочек h=4,3 мм.

Определяем давление текучести Р_у.

Р_у=2×2,3×4,3/660=0,29969 кг/мм².

Находим эквивалентное статическое давление Р_эк=К×Р_у, где К=3.

Следовательно, Р_эк=3×0,29969=0,899 кг/мм².

Тогда W₁=0,899×l000/5,8×152=899/58×152=0,102 г/мм = 102 г/м.

Эквивалентное статическое давление одного грамма взрывчатого вещества на длине 152 мм.

W₁′=102×1,2=122,4 г/м, где k_гран.=1,2÷1,3 - определяют опытным путем.

Определяем вес заряда у верхнего прижима W₂.

W₂=R₂ ³/R₁ ³×W×k_гран.=630³×102/330³=709 г/м, W₂′=709×1,2=851 г/м.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет получить одинаковые минимальные зазоры между оболочками, определить величину зарядов у верхнего и нижнего прижимов при взрыве для обеспечения качественной пайки пакета оболочек.

Способ формообразования пакета крупногабаритных эквидистантных оболочек оживальной формы, включающий установку пакета оболочек в матрицу для взрыва, оснащенную гидравлическими верхним и нижним прижимами в граничных зонах у краев оболочки, герметизирующими внутреннюю полость, установку зарядов взрывчатого вещества, весовой эквивалент которых пропорционален диаметру оболочки в каждом сечении их установки, вакуумирование пространства между оболочками, штамповку пакета оболочек взрывом с использованием водной передаточной среды и включением зарядов взрывчатого вещества, отличающийся тем, что в граничных зонах верхнего и нижнего прижимов к основным зарядам устанавливают дополнительные заряды, с учетом которых определяют вес зарядов в граничных зонах по формуле
W_гран=W×k_гран,
W_гран - вес граничных зарядов, г/м;
W - вес основных зарядов, г/м;
k_гран - коэффициент увеличения заряда в граничных зонах верхнего и нижнего прижимов, k_гран=1,2÷1,3.