СПОСОБ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ ПАКЕТА БЕСШОВНЫХ ТОНКОСТЕННЫХ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ЭКВИДИСТАНТНЫХ ОБОЛОЧЕК ОЖИВАЛЬНОЙ ФОРМЫ ИЗ КОНУСНЫХ ЗАГОТОВОК
METHOD OF FORMING STACK OF SEAMLESS THIN-WALL BULKY EQUIDISTANT OGIVAL-SHAPE SHELLS FROM TAPER BILLETS

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении сопла камеры сгорания жидкостного ракетного двигателя (далее ЖРД).
Получение пакета эквидистантных оболочек оживальной формы - основная проблема при изготовлении сопловых блоков двигателей ЖРД.
Все известные способы изготовления пакета крупногабаритных оживальных оболочек (штамповка на прессах, термофиксация, штамповка взрывом, ротационное выдавливание и др.) трудоемки, энергоемки и требуют значительных затрат на оснастку и оборудование.
Наиболее близким аналогом является способ формообразования пакета деталей оживальной формы, включающий ротационное выдавливание конусных заготовок наружной и внутренней оболочек из плоских заготовок, получение пакета оболочек окончательной оживальной формы из пакета конусных заготовок штамповкой взрывом в одной матрице (RU 2317171 C2, B21D 26/08, 20.02.2008).
Недостатком известного способа являются значительные затраты и трудоемкость при изготовлении оснастки, а главное - оболочки имеют отклонения от заданного профиля каждая своего комплекта оснастки.
Предлагается способ формообразования пакета бесшовных тонкостенных крупногабаритных эквидистантных оболочек оживальной формы из конусных заготовок. Данная степень деформации до 5% характерна для сопловых блоков верхних ступеней ракет. Ограничение степени деформации связано с конструкцией внутренней оболочки, на поверхности которой фрезеруются пазы и утонение которой имеет соответствующие ограничения.
Раскатка конусной оболочки обладает рядом преимуществ:
- гораздо проще изготовить оправу высокой точности;
- раскатка конусной оболочки из плоской заготовки происходит устойчиво - с меньшей разнотолщинностью.
Технической задачей предлагаемого способа является осуществление формообразования наружной и внутренней оболочек путем ротационного выдавливания на одном комплекте оправ и штамповки взрывом в одной матрице, сокращение вдвое затрат на оснастку, повышение качества прилегания сопрягаемых поверхностей пакета оболочек.
Данная задача решается с помощью способа формообразования пакета бесшовных тонкостенных крупногабаритных эквидистантных оболочек оживальной формы из конусных заготовок. Конусные заготовки наружной и внутренней оболочек получают ротационным выдавливанием на одном комплекте оправ, малый диаметр каждой из которых устанавливают исходя из размера малого диаметра наружной оболочки. Из пакета конусных заготовок штамповкой взрывом в одной матрице получают пакет оболочек окончательной оживальной формы. Сначала из конусной заготовки наружной оболочки формуют взрывом наружную оболочку, а внутреннюю оболочку формуют взрывом по отформованной наружной оболочке (см. чертеж).
Способ поясняется чертежом. На фигуре показана технологическая схема способа.
Способ осуществляют следующим образом.
Из двух плоских листовых заготовок методом ротационного выдавливания за два перехода получают конусные заготовки наружной и внутренней оболочек на одном комплекте оправ с углом α. Угол α зависит от конструктивных параметров оболочек (фиг. a и b). Конструкция наружной оболочки пакета предусматривает приварку кольца с малого диаметра оболочки, поэтому малый диаметр оправы устанавливают исходя из конструктивных размеров наружной оболочки. Между переходами ротационной вытяжки выполняют отжиг и травление для снятия напряжений металла заготовки. Получение пакета оболочек окончательной оживальной формы из пакета конусных заготовок наружной и внутренней оболочек эффективнее всего выполнять штамповкой взрывом. До формообразования оболочек между матрицей и заготовкой создают вакуум. Получают пакет оболочек окончательной оживальной формы из пакета конусных заготовок штамповкой взрывом в одной матрице (фиг. c и d). Сначала из конусной заготовки наружной оболочки формуют взрывом наружную оболочку. Внутреннюю оболочку формуют взрывом по отформованной наружной оболочке. Полученный пакет оболочек извлекают из матрицы с последующей калибровкой пакета, при необходимости.
Пример осуществления способа.
Для изготовления наружной оболочки выбирают плоскую листовую заготовку из стали марки 12Х21Н5Т, диаметром 1200 мм, толщиной 2,5 мм.
Устанавливают заготовку на станок для ротационного выдавливания. Сначала выполняют 1-й переход ротационного выдавливания и получают конусную заготовку оболочки толщиной 1,4 мм. Между переходами выполняют термический отжиг и травление для снятия напряжений металла заготовки. Затем выполняют 2-й переход ротационной вытяжки и получают конусную наружную оболочку толщиной 0,6+0,12 мм. Повторяют отжиг и травление.
Для изготовления внутренней оболочки используют оправу для раскатки наружной оболочки. На раскатной стан устанавливают плоскую листовую заготовку из стали 12Х18Н10ТШ толщиной 12 мм. Затем деформирующим роликом осуществляют ротационное выдавливание за два перехода с промежуточным отжигом и травлением. В результате получают конусную заготовку толщиной 4,7+0,18 мм.
Дальнейшее формообразование пакета эквидистантных оживальных оболочек получают поочередно в одной матрице - штамповкой взрывом.
Размещают конусную заготовку наружной оболочки в матрицу для взрыва и формуют профиль по «поясам» во избежание сползания оболочки. До формования как наружной оболочки, так и внутренней создают вакуум между матрицей и заготовкой.
Затем подрезают технологические припуски у отформованной наружной оболочки и вновь устанавливают ее в матрицу. Помещают в матрицу внутреннюю оболочку и формуют ее взрывом по отформованной наружной оболочке. Извлекают полученный пакет оболочек из матрицы. Контролируют профиль и зазор в пакете.
В результате такого формообразования получают пакет эквидистантных оболочек оживальной формы с оптимальным зазором под пайку.