[發明專利]固體火箭發動機噴管堵蓋成形方法

在審

• 申請號: 202211286935.1
• 申請日: 2022-10-20
• 公開（公告）號: CN115634990A
• 公開（公告）日: 2023-01-24
• 發明（設計）人: 萬德芬;張磊;劉虎;李金濤
• 申請（專利權）人: 湖北三江航天江北機械工程有限公司
• 主分類號: B21D22/16
• 分類號: B21D22/16;B21D43/00;B21D37/16
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 胡鎮西;周俊

本發明公開一種固體火箭發動機噴管堵蓋成形方法，包括：制造旋壓芯模和旋輪；將鋁合金板料切割成圓形旋壓坯料，進行均勻化退火處理，得到旋壓坯料；在旋壓機上安裝旋壓芯模，將旋壓芯模加熱至200～230℃；將旋壓坯料安裝于旋壓芯模上，采用尾頂頂緊，將旋壓坯料加熱至300～350℃；借助兩旋輪及采用強旋+多循環普旋工藝，在數控旋壓機上經多道次旋壓加工，將噴管堵蓋旋壓成形，獲得旋壓件半成品；尾頂退出，卸下堵蓋旋壓件；將堵蓋旋壓件進行低溫退火處理，獲得旋壓件半成品；將旋壓件半成品加工去除余量，獲得噴管堵蓋。本發明采用復合旋壓成形，可將材料利用率由原來的4％提高到60％以上，單件機加周期由7h降為1h，材料利用率提高14倍，工效提高5倍多。

技術領域

本發明涉及鋁合金旋壓加工技術領域，具體地指一種固體火箭發動機噴管堵蓋成形方法。

背景技術

火箭發動機的作用是為航天器提供軌道機動、姿態調整所需的動力沖量，為了減少航天器自身攜帶的推進劑消耗量，同時提高有效載荷，對火箭發動機的工作性能和重量要求很高，因此發動機在設計時，一般均采用大面積比的噴管延伸段與燃燒室進行焊接連接，推進劑在燃燒室內混合燃燒后，形成高溫燃氣，燃氣在噴管內充分膨脹后噴出，提高噴口的燃氣速度，以達到提高發動機工作性能的目的。噴管是固體火箭發動機的關鍵部件，起著控制燃燒室壓強，維持裝藥正常燃燒，使燃氣無阻地加速，以使熱能最大可能地轉化為動能，進而產生推力的作用。噴管內型面對噴管效率有著重要的影響，選擇適當的噴管內型面，盡量減少如摩擦、散熱、氣流擴張、氣流分離和二相流損失等各種損失，可以大幅提高發動機性能。

發動機噴管密封件堵蓋為鋁合金制品，在與發動機噴管粘接后，對發動機內裝物實行有效密封，發射過程中在特定壓力下柔性堵蓋被爆破，保證噴管獲得能量推動彈體飛行。

現有某工程發動機噴管堵蓋采用鋁棒機加而成，材料利用率僅為4％，單件機加周期7h，存在材料利用率不高和生產周期長的問題，此方案無法完成批產任務，機加件占機時間長，工效不高。急需探索出一種高效、低成本的堵蓋加工方法。

發明內容

針對上述現有技術存在的不足，本發明的目的在于提供一種固體火箭發動機噴管堵蓋成形方法，克服了現有技術中的材料利用率低，加工周期長，工效低，無法滿足批產的問題。本發明根據旋壓工藝特點及加工優勢，選用旋壓成形鋁堵蓋代替目前的去除材料的機加方案。采用復合旋壓成形，可將材料利用率由原來的4％提高到60％以上，單件機加周期由7h降為1h，材料利用率提高14倍，工效提高5倍多。

為達到上述目的，本發明通過下述技術方案實現：

一種固體火箭發動機噴管堵蓋成形方法，包括：

步驟1、按照設計要求制造旋壓芯模和旋輪；

步驟2、將鋁合金板料切割成圓形旋壓坯料，并進行均勻化退火處理，得到滿足要求的旋壓坯料；

步驟3、在旋壓機上安裝好旋壓芯模，將旋壓芯模加熱至200～230℃；

步驟4、將旋壓坯料安裝于旋壓芯模上，采用尾頂頂緊，將旋壓坯料加熱至300～350℃；

步驟5、借助兩旋輪及采用強旋+多循環普旋工藝，在數控旋壓機上經多道次旋壓加工，利用旋壓的加工硬化效果將噴管堵蓋旋壓成形，獲得符合尺寸要求的旋壓件半成品；

步驟6、尾頂退出，卸下旋壓成形的堵蓋旋壓件；

步驟7、將堵蓋旋壓件進行低溫退火處理，獲得力學性能和微觀組織符合要求的旋壓件半成品；

步驟8、將旋壓件半成品加工去除余量，獲得符合尺寸要求的噴管堵蓋。

優選地，步驟1中，旋壓芯模為整體結構，芯模材料選用45#鋼，硬度HRC40～45，表面碎硬層深度大于3mm，選用鍛件形式。