Способ изготовления чехлов

Способ изготовления чехлов

Реферат

Изобретение относится к области разработки технологической оснастки для формования прочно скрепленных с корпусом ракетного двигателя твердого топлива (РДТТ) зарядов смесевого ракетного твердого топлива (СРТТ).

Среди большого количества крупногабаритных РДТТ (диаметром ˜800 мм и более, длиной ˜1500 мм и более) важное место занимают РДТТ с корпусами из стеклопластика или органопластика типа «Кокон» с днищами элиптической формы с полюсными отверстиями для оснастки, формующей канал заряда и для слива в корпус жидковязкой топливной массы.

Для обеспечения необходимого закона газообразования при горении заряда СРТТ в канале заряда со стороны сферического торца делают внутреннюю кольцевую конусную проточку (полость), которая формуется разборными жесткими, например металлическими или пластмассовыми, секторами (сектора формователя), которые, собранные вместе 1, образуют геометрию кольцевой конусной проточки (полости) в заряде. Целиковый монолитный металлический или пластмассовый конус (формователь) в виде одной детали для формования кольцевой конусной проточки не может быть использован, так как после отверждения СРТТ он должен быть извлечен из заряда и корпуса ракетного двигателя, а это невозможно выполнить, так как его размеры больше размеров полюсного отверстия в корпусе РДТТ.

Поэтому формователь кольцевой конусной проточки (полости) выполняется разборным из отдельных секторов, а чтобы в зазоры между секторами не попала топливная масса, он защищается дезинтегрируемым после отверждения топлива чехлом 2.

Чехол является дезинтегрируемым материалом, предназначен для защиты собранных в единую конструкцию разборных секторов, формующих кольцевую конусную проточку (полость), от попадания в зазоры между ними СРТТ или его компонентов в процессе изготовления заряда, чтобы исключить возможность воспламенения или взрыва СРТТ при извлечении секторов.

Чехол (дезинтегрируемый материал) представляет собой тонкую (толщиной ˜2,0 мм) оболочку, геометрия которой повторяет форму собранных вместе секторов, представляющих собой единую конструкцию, имеющую форму конуса, состоит из торцевой сферической накладки 3, к обеим сторонам которой приклеены заготовки внешнего 4 и внутреннего 5 получехлов. Заготовки внешнего и внутреннего получехлов склеиваются между собой и с конусным резиновым кольцом 6.

Заготовки торцевой сферической накладки, внешнего и внутреннего получехлов, конусное кольцо готовятся заранее.

Процесс изготовления такого чехла является сложным, так как чехол имеет, как правило, фигурную торовую форму с разными размерами и с центральным отверстием.

Из-за сложной геометрической формы и больших размеров наружного и внутреннего диаметра тора известные способы изготовления чехлов не могут быть использованы.

В качестве прототипа предлагаемого изобретения выбран «Способ и технологическая оснастка для изготовления твердотопливного ракетного двигателя», патент RU №2213877, регистрационный номер заявки 98123477/06, с датой подачи заявки 1998.12.15.

Недостатками этого способа изготовления являются невозможность изготовления чехлов усложненной геометрической формы и необходимость замены ряда материалов на новые.

Технической задачей настоящего изобретения является разработка способа изготовления чехлов, имеющих форму тора, позволяющих защищать формующую оснастку, состоящую из отдельных секторов, собранных в единую конструкцию и установленную в пресс-форму для формования заряда от попадания на них и в зазоры топливной массы, исключающих возможность воспламенения и взрыва СРТТ от трения при извлечении секторов после отверждения топлива.

Указанная техническая задача была решена использованием для изготовления чехлов невулканизованной каландрованной резиновой смеси марки 51-1615 ТУ 2512-013-05766882-97 на основе каучука СКЭПТ (при контакте чехла с СРТТ, содержащим в рецептуре нитроэфиры) или фторрезины марки 51-1619 или 51-1620 ТУ 2512-024-05766882-2001 (при контакте резинового чехла с СРТТ, содержащим пластификатор - трансформаторное масло) в виде полотен толщиной 0,6...1,0 мм, а для их армирования-ткани хлопчатобумажной бельевой постельной ГОСТ 29298-92 (бязь) или другой и рациональной технологией их изготовления, включающей операции по формованию каландрованной заготовки из невулканизованной резины и дублирующей ткани, опрессовки ленточными материалами или прямым прессованием на прессе, вулканизацией при температуре 140...160°С в течение 1...3 часов, охлаждении, освобождении материала из формы, склейки раскроенных заготовок клеем и нанесением на поверхности резины, соприкасающейся с СРТТ, антиадгезионного покрытия 7.

По заявленному способу изготовление чехлов в целом состоит из следующих последовательных операций:

- укладки ткани, например бязи, и невулканизованной каландрованной резины толщиной 0,6...1,0 мм, например, на основе каучука СКЭПТ марки 51-1615 для СРТТ, содержащих нитроэфиры, или фторрезины марок 51-1619 или 51-1620, контактирующих с топливом, имеющем в рецептуре трансформаторное масло, с опрессовкой замоткой синтетической или хлопчатобумажной лентой шириной 20...80 мм и вулканизацией в воздушном термостате для получения торцевой сферической накладки чехла на кольцевой металлической форме;

- укладки листового резинотканевого материала, например, из бязи и невулканизованной каландрованной резины марки 51-1615 или фторрезины 51-1619 или 51-1620 толщиной 0,6...1,0 мм для получения заготовок внутреннего, внешнего получехла и кольца формованием и вулканизацией между стальными листами размером - 1200×800 мм, толщиной - 2,5 мм, являющимися пресс-формой, установленных на прессе с обогреваемыми плитами;

- вырезки из вулканизованных резинотканевых листов заготовок внутреннего и внешнего получехлов и кольца с последующей склейкой их (кроме поверхностей монтажных стыков 8) на форме, имитирующей оснастку для формования внутренней кольцевой проточки в канале заряда СРТТ, клеем, состоящим из 15...25%-ного раствора уретанового каучука (100 м.ч.), например «Десмоколла» или СУРЭЛа в этилацетате, и изоцианатного отвердителя, например раствора 4,4',4''-трифенилметантриизоцианата в дихлорэтане (4 м.ч.) или термообработанного 4,4'-дифенилметандиизоцианата (3 м.ч.);

- нанесения антиадгезионного покрытия, например раствора на основе низкомолекулярного алюмосилоксанового каучука АС-300 с катализатором 18А, нанесенным на грунт на основе полидиметилсилоксанового каучука СКТ с отвердителем К-10С и катализатором отверждения К-1, на резиновую поверхность внутреннего и внешнего получехлов, кольцо и торцевую сферическую накладку (кроме поверхностей монтажных стыков) с последующим его отверждением при температуре 15...35°С в течение не менее 24 часов;

- сборки внутреннего и внешнего получехла, торцевой сферической накладки и кольца на конусе, собранном из набора секторов, в единую конструкцию в корпусе РДТТ;

- склейки монтажного стыка шириной 10...15 мм внутреннего и внешнего получехла, торцевой сферической накладки и кольца клеем, состоящим из 15...25%-ного раствора уретанового каучука (100 м.ч.), например «Десмоколла» или СУРЭЛа в этилацетате, и изоцианатного отвердителя, например раствора 4,4',4''-трифенилметантриизоцианата в дихлорэтане (4 м.ч.) или термообработанного 4,4'-дифенилметандиизоцианата (3 м.ч.);

- проверки качества чехла вакуумированием зачехлового пространства;

- восстановления нарушенного ранее нанесенного антиадгезионного покрытия и нанесения антиадгезионного покрытия на монтажные стыки.

Конструкция защитного резинотканевого чехла по предлагаемому способу изготовления представлена на прилагаемом чертеже.

Характеристика применяемых материалов и клея.

Уретановый каучук «Десмоколл», в частности» «Десмоколл-400», - производство Германия, качество на этикетке фирмы.

Уретановый каучук СУРЭЛ, в частности СУРЭЛ-9, выпускается по ТУ 038.303-04.1-09-95. Этилацетат ГОСТ 22300-76 или ГОСТ 8981-78.

В качестве грунта антиадгезионного покрытия используется покрытие низкотемпературного отверждения на основе полидиметилсилоксанового каучука СКТ ТУ 38.103694-89 (15%), нефраса ТУ 38.401-67-108-92 (85%), отвердителя К-10С ТУ 6-02-874-79 (4% сверх 100% каучука СКТ), катализатора отверждения К-1 марки А ТУ 6-02-1-011-89. На грунт наносится собственно антиадгезионное покрытие на основе низкомолекулярного каучука АС-300 ТУ 38.103439-79 (30%), с катализатором 18А ТУ 6-02-1-340-84 (3...6% сверх 100% от массы АС-300), нефраса - 70%, отвердителя и катализатора К-10С и К-1 (3...6% каждого сверх 100% от массы АС-300). Отверждение грунта и антиадгезионного покрытия производится при температуре 15...35°С в течение не менее 24 часов каждого.

Основные характеристики чехла:

- прочность при разрыве (испытание по ОСТ В-84-1021-74), МПа (кгс/см²), не менее:

резиноткань 51-1615Б (т.е. резина 51-1615+бязь) - 7,0 (70);

резиноткань 51-1619Б (т.е. резина 51-1619+бязь) - 5,0 (50);

резиноткань 51-1620Б (т.е. резина 51-1620+бязь) - 7,0 (70);

- твердость, единиц Шора А (испытание по ГОСТ 263-75), усл. ед., в пределах:

резина 51-1615-70...88;

резина 51-1619-75...90;

резина 51-1620-62...77;

- набухание резины 51-1615 в нитроэфирах (испытание по ГОСТ 9.030-74) при Т=20°С - 7%;

- набухание резин 51-1619 и 51-1620 в трансформаторном масле (испытание по ГОСТ 9.030-74), не более - 5%.

Выполнение способа иллюстрируется следующим примером.

Пример.

Изготовление чехла наружным диаметром - 1200 мм, внутренний диаметр - 400 мм.

Изготовление чехла состоит из следующих стадий:

- изготовления накладки;

- изготовления армированных прессованных резинотканевых листов для использования в качестве заготовок для внешнего и внутреннего получехлов и кольца чехла:

- вырезка из листов заготовок для получехлов и кольца;

- изготовление (склейка) получехлов, накладки и кольца из вырезанных заготовок;

- нанесение антиадгезионного покрытия;

- заклейка монтажных нахлестов внешней, внутренней и торцевых частей чехла.

1. Изготовление накладки на кольцевой форме.

Вырезать полосу длиной 3840±10 мм и шириной 200±10 мм из невулканизованной каландрованной резины 51-1615 ТУ 2512-013-05766882-97 толщиной - 1,0 мм. Просушить эту полосу при температуре 50±5°С в течение 55±5 минут.

Произвести обрезку на 5±1 мм. Кромки полотна и армирующей ткани (ткани хлопчатобумажной бельевой постельной ГОСТ 29298-98-бязь) с двух сторон.

Раскроить армирующую ткань на полосы шириной 220±10 мм. Раскрой полос производить под углом 45° к ширине полотна ткани.

Полосы ткани сшить между собой по ширине с нахлестом 7...10 мм простым швом на швейной машине или вручную, нитками швейными белыми №40. Из капрона технического арт. 56123 выкроить 3 ленты размером 50×1320 мм.

Приготовить клей на основе уретанового каучука «Десмоколл» 15...25% концентрации в этилацетате и нанести кистью «Флейц» на края ленты по всей длине в 1 слой шириной 5±2 мм.

Изготовление накладки.

Разложить резиновую просушенную полосу на столе или стеллаже на резиновой подкладке толщиной не менее 5 мм и осмотреть ее. На полосе не допускается волнистость, сквозные отверстия и пузыри, посторонние включения площадью более 3 мм².

Протереть полосу резины тампоном из любой чистой хлопчатобумажной ткани, смоченным в растворителе нефрас и отжатым.

Разместить на полосе резины три капроновых ленты 9 (через 1/3 длины полоски) для последующей приклейки с целью извлечения резинотканевого чехла из корпуса РДТТ после отверждения СРТТ. Кистью нанести на резиновую полосу тонкий равномерный слой клея и дать выдержку 5...10 мин до его высыхания.

Второй слой клея наносить участками 300...400 мм (по длине полосы) и сразу же укладывать на эти участки полосу из армирующей ткани так, чтобы резина не выступала за пределы полосы. После приклейки ткани к полосе резины всю ее поверхность прикатать металлическим роликом. Непроклей не допускается. Расход клея на всю полосу 300...500 г. Капроновые ленты располагаются поперек полосы симметрично по маршировочным линиям, между резиной и армирующей тканью.

При приклейке ленты для извлечения чехла оставлять не проклеенные участки на расстоянии 5±1 мм от краев накладки. Замаркировать заготовку любым способом со стороны, армирующей ткани. Склеенную заготовку просушить при комнатной температуре в течение 20...30 минут.

Очистить рабочие поверхности оправки от загрязнений тампоном из хлопчатобумажной ткани, смоченным в ацетоне и отжатым.

Установить пластину, армированную тканью, начиная с торца, на оправку резиновым слоем наружу. Установку полосы на оправку производить с натягом участками 300...400 мм.

Примотать участками установленную на оправке резиновую армированную полосу хлопчатобумажными лентами шириной 50...60 мм сплошным слоем. Обмотку производить равномерно с максимальным натягом. Конец полосы уложить внахлест. Конец обмоточной ленты привязать к подставке оправки. Оправку с установленной резиновой армированной полосой установить в печь для полимеризации. Полимеризацию проводить при температуре 155±3°С в течение 180±10 минут. После окончания режима сборка выгружается из печи, обмотка снимается.

Затем снимают накладку с оправки, подрезают края ткани, пришивают лямки к накладке. От конца накладки со стороны нахлеста отрезать полосу шириной 40±5 мм, по которой оценить степень вулканизации резины. Определение степени вулканизации резины проводится по ГОСТ 263-75. Значение твердости по Шору должно быть в пределах 70...88 единиц.

2. Изготовление армированных прессованных листов (заготовок для внешнего и внутреннего получехлов и кольца чехла).

Раскроить резиновую пластину, например, из резины 51-1615 толщиной 0,5 мм и армирующую ткань (бязь) на заготовки размерами 1200×800 мм в количестве 6...8 шт. Каждую заготовку ткани прогладить электрическим утюгом для устранения складок, гофр. Обезжирить заготовки из резины тампоном, смоченным нефрасом. Наложить на каждую резиновую заготовку заготовки армирующей ткани, следя за тем, чтобы не образовались складки и гофры.

С обоих сторон каждой двухслойной заготовки «резина - армирующая ткань» положить листы триацетатной пленки размерами не менее 1200×800 мм «триацетатная пленка-резина-армирующая ткань-триацетатная пленка».

Между всеми заготовками, а также сверху и снизу пакета установить по одному стальному листу размером 1200×800×2,5 мм. Вулканизация резины осуществляется в вулканизационном прессе с обогреваемыми плитами методом прямого прессования пакета из шести заготовок.

Собранный пакет с помощью автопогрузчика установить на плиты пресса с усилием прессования не менее 300 т·с, нагретые до температуры 155±3°С. Сомкнуть плиты пресса, создать усилие прессования 300 т·с (удельное давление 30 кгс/см²) и выдержать при температуре резины (155±3°С) в течение (60±1) минут.

После этого давление в прессе снимается, плиты пресса размыкаются. При достижении комнатной температуры пакет разбирается.

3. Изготовление заготовок для внешнего и внутреннего получехлов и кольца.

Для проверки качества резинотканевых листов и клея изготовить адгезионные образцы на расслаивание и испытать по ГОСТ 6768-75.

Произвести раскрой резинотканевых листов на заготовки нужных размеров и конфигурации.

4. Собрать приспособление для склейки чехла.

5. Приготовить клей, состоящий из 15...25%-ного раствора уретанового каучука, например «Десмоколла-400» или СУРЭЛа-9 в этилацетате (100 м.ч.), и изоцианатного отвердителя, например раствора 4,4',4''-трифенилметантриизоцианата в дихлорэтане (4 м.ч.) или термообработанного 4,4'-дифенилметандиизицианата (3 м.ч.).

6. Изготовление (склейка) чехла.

Склеить накладку. Обрезать один край накладки под углом 45°. Уложить заготовку для накладки на вершину приспособления для склейки чехла таким образом, чтобы обрезанный под углом 45° край лежал сверху. Снять заготовку с вершины приспособления, разложить на столе и произвести обрезку второго конца заготовки.

Склеить накладку внахлест с шириной стыка - 45°. Склеиваемые поверхности по ширине стыка зашероховать наждачной бумагой и обезжирить растворителем нефрас, приготовить и нанести клей на основе уретанового каучука и изоцианатного отвердителя. Примотать стык накладки лентами из хлопчатобумажной ткани к оправке и выдержать в течение не менее 2 часов. Склеенную накладку установить на вершину приспособления для склейки чехла.

Склеить петли на лентах.

Уложить заготовки для склейки внутренней части чехла (получехла), добиваясь плотного прилегания их к конической поверхности приспособления и упора внутренней кромкой в цилиндрический выступ оправки под прижимом. Склеить резинотканевые заготовки между собой до получения внутренней части чехла и к накладке. Выровнять поверхности получехла и установить прижим. Дать выдержку 1 час. Установить приспособление грузом вверх.

Установить заготовки резиноткани для внешней части чехла на накладке и зафиксировать швы. Скрепить монтажный шов (накладка - внешняя часть чехла) изоляционной лентой.

Вырезать резинотканевое кольцо R_нар. - 360 мм, R_внутр. - 265 мм, сделав в нем вырез 75° для получения конуса, уложить кольцо на внешнюю часть чехла. Скрепить второй монтажный стык и радиальный шов кольца изоляционной лентой.

Дать вакуум.

Расправить складки и гофры на поверхности внешней части чехла и склеить радиальные стыки между собой клеем на основе уретанового каучука и изоцианатного отвердителя.

Расправить складки и гофры на поверхности кольца и заклеить клеем на основе уретанового каучука и изоцианатного отвердителя радиальный шов кольца. Зашероховать участок под монтажные стыки. Склеить образцы. Перевернуть приспособление для склейки чехла грузом вниз. Склеенный чехол осмотреть при работающем вакуум-насосе. Время сушки клеевых стыков до нанесения антиадгезионного покрытия не менее 2 часов.

7. Нанесение антиадгезионного покрытия.

В качестве антиадгезионного покрытия для нанесения на резиновые поверхности чехла, соприкасающиеся с СРТТ, используется раствор на основе низкомолекулярного алюмосилоксанового каучука АС-300 с катализатором 18А, наносимый по грунту низкотемпературного отверждения на основе полидиметилсилоксанового каучука СКТ с отвердителем К-10С и катализатором отверждения К-1. На резиновую поверхность чехла антиадгезионное покрытие наносится кистью в два слоя СКТ и один слой АС-300.

8. После отверждения антиадгезионного покрытия с монтажных стыков снять изоляционную ленту и удалить ее следы шлифовальной шкуркой №№12...16. Снять чехол с оправки.

9. На поверхности получехла со стороны армирующей ткани расправить тканевые ленты и приклеить клеем на основе уретанового каучука и отвердителя на основе триизоцианатов пластины для повышения прочности приклейки.

10. Дальнейшие работы проводятся в корпусе РДТТ.

После окончательной стяжки стыков секторов конуса формующего при сборке корпуса РДТТ под заполнение натянуть внутреннюю часть чехла (получехол внутренний) на конус формующий. Уложить наружную часть чехла (конус наружный). Дать вакуум. Расправить складки и гофры в случае их образования. Устранить перекос. Заклеить большой монтажный стык (накладка-наружная часть чехла), обеспечивая ширину нахлеста и клеевого шва 40...60 мм.

Заклеить второй монтажный стык (внешняя часть чехла с кольцом). Склейку монтажных стыков проводить клеем на основе уретанового каучука и изоцианатного отвердителя. После отверждения клея провести проверку качества склейки монтажных стыков. Качество склейки оценивать вакуумированием зачехольного пространства. При отсутствии герметичности на чехле и в местах склейки дефекты устраняются. Непроклеи в местах склейки устраняются повторным склеиванием, дефекты в резине чехла - наклейкой в этих местах заплат из вулканизованной резины 51-1615 без армировки.

Окончательно склеенный чехол осмотреть и повторно проверить вакуумированием. Восстановить нарушенное антиадгезионное покрытие, а на монтажные стыки нанести антиадгезионное покрытие.

Расшифровка обозначений на чертеже.

1. Собранный из набора металлических или пластмассовых секторов в единую конструкцию конус, для формования кольцевой проточки в канале заряда СРТТ.

2. Защитный, имеющий форму тора, резинотканевый чехол.

Части защитного резинотканевого чехла.

3. Торцевая сферическая накладка.

4. Получехол внешний.

5. Получехол внутренний.

6. Конусное резиновое кольцо.

7. Антиадгезионное покрытие.

8. Монтажные стыки.

9. Капроновая лента для извлечения чехла из заряда СРТТ.

1. Способ изготовления чехла с центральным отверстием для защиты конуса, собранного из набора секторов, для формирования внутренней кольцевой проточки в канале заряда смесевого ракетного твердого топлива (СРТТ), отличающийся тем, что чехол изготавливают из внутреннего и внешнего получехлов, конусного кольца и торцевой сферической накладки, при этом торцевую сферическую накладку получают путем укладки хлопчатобумажной ткани и невулканизованной каландрованной резины толщиной 0,6...1,0 мм, опрессовки заметкой синтетической или хлопчатобумажной лентой шириной 20...80 мм и вулканизации в воздушном термостате при температуре 140...160°С в течение 1...3 ч, заготовки внутреннего и внешнего получехлов и конусного кольца получают путем укладки листовой хлопчатобумажной ткани и невулканизованной каландрованной резины толщиной 0,6...1,0 мм между стальными листами, формования и вулканизации на прессе с обогреваемыми плитами при температуре 140...160°С в течение 1...3 ч, из полученных заготовок вырезают внутренний и внешний получехлы и конусное кольцо и склеивают их, кроме поверхности монтажных стыков, на форме, имитирующей оснастку для формования внутренней кольцевой проточки в канале заряда СРТТ, клеем, состоящим из 15...25%-ного раствора уретанового каучука в этилацетате и изоцианатного отвердителя, на резиновую поверхность внутреннего и внешнего получехлов, кольца и торцевой сферической накладки, кроме поверхностей монтажных стыков, наносят антиадгезионное к СРТТ покрытие, отверждают его при температуре 15...35°С в течение не менее 24 ч, собирают внутренний и внешний получехлы, торцевую сферическую накладку и конусное кольцо на конусе в корпусе ракетного двигателя и склеивают монтажные стыки шириной 10...15 мм внутреннего и внешнего получехла, торцевой сферической накладки и конусного кольца клеем, состоящим из 15...25%-ного раствора уретанового каучука в этилацетате и изоцианатного отвердителя, наносят антиадгезионное покрытие на монтажные стыки.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при получении торцевой сферической накладки для СРТТ, содержащего нитроэфиры, в качестве невулканизированной каландрованной резины используют резину на основе каучука СКЭПТ марки 51-1615, а для СРТТ, содержащего трансформаторное масло - фторрезину марки 51-1619 или марки 51-1620.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при получении торцевой сферической накладки в качестве хлопчатобумажной ткани используют бязь.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что при получении заготовки внутреннего и внешнего получехлов и конусного кольца в качестве невулканизированной каландрованной резины используют резину марки 51-1615, или марки 51-1619, или 51-1620.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что при получении заготовки внутреннего и внешнего получехлов и конусного кольца в качестве хлопчатобумажной ткани используют бязь.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве антиадгезионного к СРТТ покрытия используют раствор на основе низкомолекулярного алюмосилоксанового каучука АС-300 с катализатором 18А, наносимый на грунт на основе полидиметилсилоксанового каучука СКТ с отвердителем К-10С и катализатором отверждения К-1.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют клей, в котором в качестве раствора уретанового каучука используют раствор «Десмоколла» или СУРЭЛ в этилацетате в количестве 100 мас.ч., а в качестве изоцианатного отвердителя - раствор 4,4',4"-трифенилметантриизоцианата в дихлорэтане в количестве 4 мас.ч. или термообработанный 4,4'-дифенилметандиизоцианат в количестве 3 мас.ч.