JPS6324043B2 - - Google Patents

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JPS6324043B2
JPS6324043B2 JP58188805A JP18880583A JPS6324043B2 JP S6324043 B2 JPS6324043 B2 JP S6324043B2 JP 58188805 A JP58188805 A JP 58188805A JP 18880583 A JP18880583 A JP 18880583A JP S6324043 B2 JPS6324043 B2 JP S6324043B2
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wood metal
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JP58188805A
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JPS6082603A (ja
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Masayuki Shinno
Nobuyuki Yatsuyanagi
Akinaga Kumakawa
Akio Suzuki
Masaki Sasaki
Hiromi Gomi
Hiroshi Sakamoto
Yoshimichi Masuda
Ryuzo Watanabe
Junjiro Takegawa
Yoshihiko Doi
Atsushi Kuroishi
Yos Takeda
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F7/00—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
    • B22F7/06—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02K—JET-PROPULSION PLANTS
    • F02K9/00—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
    • F02K9/42—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof using liquid or gaseous propellants
    • F02K9/60—Constructional parts; Details not otherwise provided for
    • F02K9/62—Combustion or thrust chambers
    • F02K9/64—Combustion or thrust chambers having cooling arrangements
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49346—Rocket or jet device making
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 技術分野 本発明は、液体ロケツトエンジン燃焼室、特に
溝構造の冷却壁を有する燃焼室の外筒に好適な製
造方法に関するものである。
(ロ) 従来技術とその問題点 近年液体水素や、液体酸素を用いる液体ロケツ
トエンジンの燃焼圧が増大するに伴い、燃焼室の
冷却部が設計上最も重要な課題となつている。
通常この燃焼室は第１図に示すように、銅製の
燃焼器に矩形状の溝状の冷却路をもつ構造になつ
ている。このような液体ロケツトの溝構造冷却壁
をもつ燃焼室は次のような方法で作られていた。
即ち、熱伝導性のよい銅もしくは銅合金製の円
筒に、第２図に示すような燃焼室の軸方向の溝２
を機械加工によつて形成せしめる。次にこの溝部
の外側に第２図の３に示すような外筒をとりつけ
る。この時、冷却溝２に悪影響を与えないで、内
筒１と外筒３を強力に接合しなければならない。
このために、溝を有する内筒に導電性の充填剤
を溝に詰めた後、電気メツキする電鋳法、機械
加工した２つ割の外筒を拡散接合する方法、銅
粉末を圧縮成形後、焼結する粉末冶金法などの方
法が採用されていた。
しかしながら、電鋳法はニツケル、電気メツキ
によつて外筒を形成さすため、電気分解反応に長
時間を要し、かつ接合部が異種材料であるため、
接合強度が弱い等の問題がある。また拡散接合法
では接合面の精度が不充分であるなどの問題点が
ある。
一方、粉末冶金法は溝の充填材としてパラフイ
ンワツクス、或いはパラフインワツクスへAl2O3
や金属粉末を混入させたものを使用していたた
め、静水圧成形装置で周囲の充填銅粉末層を圧縮
成形した時、パラフインワツクスが変形したり、
ワツクス面が沈降するため、溝の断面形状が変形
したり、溝上蓋面での表面粗さが大きく、高速で
冷却剤を流す場合に過大な摩擦圧損を引き起すな
どの好ましくない問題があつた。
また、燃焼器の内筒周囲に、金属粉末を圧縮成
形する工程では、内筒内側にもモールドを必要と
し、そのモールドの作製が難しく、さらに圧粉体
焼結後においても、どうして連通気孔が残り冷却
剤のリーク防止のため、通気性のない真密度に近
い焼結層を作る必要がある。このため高圧力で成
形体密度の高い銅粉末圧縮成形体層をつくり焼結
などによつて真密度を有する銅層をつくつたり、
その銅層を厚くしたりせねばならず、その製造方
法、条件が厳しいものになる欠点がある。
焼結体の密度を真密度とするためには静水圧成
形時の圧力を高め、かつ高温で焼結する必要があ
るが、内筒が銅であるために、あまり高温で焼結
することもできない。
また、銅粉末焼結体の強度は低いので、厚くす
ると自重が重くなるといつた問題があつた。
(ハ) 発明の開示 本願は、粉末冶金法によるロケツト燃焼器の製
作法に関するものである。
また、冷却剤のリークを防ぎ、軽量でかつ製作
容易な燃焼器外筒を提供するものである。
本願の要旨は、銅製内筒の外周部に形成された
溝部に、ウツドメタルを溶融、充填し、固化した
後余分なウツドメタルを機械加工によつて除去
し、このようにして得られた該内筒の外周部に銅
メツキ層を設け該内筒の内側に配置された中子を
用いて外周部には静水圧成形法によつて、銅粉末
圧縮成形体層を作製し、残部のウツドメタルを加
熱除した後に焼結することによつてロケツト燃焼
器を製作することにある。
本願で用いるウツドメタルは、例えば株式会社
大阪アサヒメタル工場製のＵアロイ47〜183等の
50〜200℃に融点を持つ合金を使うと好適である。
銅メツキの効果はまず第１に冷却剤による圧力損
失を軽減する効果がある。これはその外側にある
銅粉末等の焼結したままの表面よりも、本願のよ
うにメツキ層が表面になる方が表面が滑らかにな
る。第２の効果は粉末冶金法で作つた焼結体では
その孔を完全になくすことは困難なので、若干の
冷却剤のリークが起ることが予想される。
しかしながら、銅メツキ層を形成することによ
つて、焼結体からのリークは確実に防止すること
ができる。第３の効果は外筒部と内筒部の接合強
度を著しく高めることができる点にある。
また、本願では静水圧成形時には内筒内側のモ
ールド成形のかわりに中子を用いるのであるが、
中子としては、ウツドメタルを充填しても、また
金属製中子を挿入することもできる。
銅粉末としては、銅粉末、銅粉末と５〜10重量
％の銀粉末との混合粉末または３〜10μmの厚さ
のメツキを施した銀メツキ銅粉末を用いることが
できる。
なお、前記した銅メツキの上にさらに銀や錫メ
ツキを施すと、一層内筒と外筒との接合強度が高
くなる。
以下、低融点合金としてウツドメタルを使用
し、内外筒とともに銅製であるロケツト燃焼器を
例にとり、図面を参照しながら説明する。
第３図に示すように、内筒１は機械加工によつ
て所定の形状に製作されるこの内筒を溶融したウ
ツドメタル浴中に完全に浸漬する。或いは内筒を
装入した鋳型へウツドメタルを注湯する。ウツド
メタルが凝固したら機械加工して余分なウツドメ
タルをとりのぞく。燃焼器の中空部分にはウツド
メタルを注湯する際、鉄、ステンレスなどの金属
製心材料を置きウツドメタル注入量を減らしても
良い。又は別途内筒の内面形状と同一形状を有す
る金属製中子のみを内筒に挿入しても良い。次い
で、本法のように外筒を構成する材料に金属粉を
使用する製法において、ロケツト燃焼器の冷却条
件によつては、金属粉粒径が冷却剤の速度境界層
厚さ以上になり、多大の冷却剤圧損を生じる場合
がある。これを防止するためにはウツドメタル充
填後の内筒の外周部にCuメツキ殻を形成するこ
とによつて圧損軽減を図ることが特に効果的であ
る。
次いで内筒１の溝隔壁頂上部又はCuメツキ殻
上面４にサンドペーパー酸処理等によつて表面清
浄化を行なつて清浄・活性化した面をつくり、外
筒との焼結性を高める。この表面処理において
Agメツキ、Suメツキ等を施して焼結後の接合強
度を高めることもできる。
このようにして得られた銅製内筒の内部には中
子を配置し、外周部に銅粉末圧縮成形体層を作製
するのである。これは形状の大きさ、複雑性から
静水圧成形装置によつて行われるが、その圧力は
1ton／cm2〜3ton／cm2が望ましい。充填方法。脱気
処理、粉末粒度等によつて成形密度は変化する
が、静水圧成形密度が理論密度の約70％以上であ
ることが望ましい。これ以下の密度であると焼結
体が理論密度の90％以上とすることが大変むずか
しくなる。このようにして得られた銅粉末圧縮成
形体層を有する内筒からウツドメタルを加熱除去
する。これは上記の内筒を250℃に加熱すること
で容易に目的を達成することができる。この除去
工程で約99％までのウツドメタルが除去でき、さ
らに焼結工程は大変温度が高いので残留するウツ
ドメタルの大部分は昇華除去される。焼結の方法
としては、850〜950、焼結時間は30分〜２時間程
度が良好で、雰囲気は真空中、Arガス、H2ガス
中で行うのが一般的である。
この焼結時に銅メツキ層によつて焼結体の連通
気孔がなくなるのである。
実施例 無酸素銅から切削により、全長3000mm、両端の
外径が800，900mmで肉厚10mmの内筒を作製し、次
に４mm×４mmの矩形状の溝を第２図に示すように
作製した。
これを100℃に加熱溶融したウツドメタル（Ｕ
アロイ７０）の浴中に浸漬したままで室温まで冷
却した。旋削により余分なウツドメタルを除去
し、内筒の内部および溝部を第３図に示すように
充填し、5μmの銅メツキ層を形成した後、ゴムラ
バー内の所定の位置に据えつけた。100メツシユ
の篩を通過した電解銅粉を上記ゴムラバーと銅製
内筒との間によく充填した後、ゴムラバーを密封
して静水圧成形装置内に入れ、2.5ton／cm2の圧力
をかけて静水圧成形した。これをモールドから取
り出し200℃に加熱してウツドメタルを除去し、
950℃、H2ガス中で１時間焼結した。得られたロ
ケツト燃焼器の溝部の焼結体部の表面粗さはJIS
規格12Sであつた。一方、充填剤としてワツクス
を用いた場合には、ワツクスのひけ部と思われる
所に凸部が発生したりしており、50Sの面粗さで
あつた。
溝部の形状変化もなく、内筒と外筒との接合強
度も高くかつ冷却剤のリークのないロケツト燃焼
器を得ることができた。
(ホ) 効果 本願の効果は以下の通りである。
金属粉末圧縮成形時に冷却溝の充填剤として
ウツドメタルを使用しているので圧縮成形時に
充填剤の変形がなく、そのため溝断面形状の変
化がなくかつ焼結面も平滑となるので摩擦圧損
のすくない冷却効率のよい冷却剤流路が得られ
る。
さらにウツドメタル充填後の内筒上にCuメ
ツキ殻を形成することによつて、上記摩擦圧損
のより大幅な軽減が可能である。
ウツドメタルを用いて溝充填と内部の中子部
分の充填を同時に行なえるので作業工程が短縮
できる他に静水圧成形時のモールド形状が簡単
なものとなり、その製作や成形作業が容易にお
こなえる。
微量Ag，Sn添加の混合銅粉Ag，Snメツキ
銅粉を使用したりAg，Snのリブ上面へのメツ
キを施すことにより焼結外筒と内筒の接合強度
をあげ、その信頼特性を高めることができる。
Cuメツキ層によつて、焼結体からの冷却剤
のリークを完全に防止することができた。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来のロケツト燃焼室の構造説明図、
第２図はその製造過程の説明図、第３，４図は本
発明の燃焼室の製造過程の説明図、第５図は完成
した燃焼室の一部断面図。 １……内筒、２……冷却剤通路溝、３……外
筒、４……溝隔壁頂上部又はCuメツキ殻上部、
５……モールド、６……銅粉、７……充填剤及び
中子。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 銅製内筒の外周部に形成された溝部に、ウツ
    ドメタルを溶融、充填し、固化した後余分なウツ
    ドメタルを機械加工によつて除去し、このように
    して得られた該内筒の外周部に銅メツキ層を設け
    該内筒の内側に配置された中子を用いて、外周部
    には静水圧成形法によつて、銅粉末圧縮成形体層
    を作製し、残部のウツドメタルを加熱除去した後
    に焼結することを特徴とするロケツト燃焼器製作
    法。
JP58188805A 1983-10-07 1983-10-07 ロケツト燃焼器製作法 Granted JPS6082603A (ja)

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US06/653,012 US4584171A (en) 1983-10-07 1984-09-21 Method of producing rocket combustors
DE19843436419 DE3436419C2 (de) 1983-10-07 1984-10-04 Verfahren zur Herstellung von Raketenbrennkammern
FR8415406A FR2553148B1 (fr) 1983-10-07 1984-10-08 Procede pour realiser des chambres de combustion pour fusees

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JPS6082603A JPS6082603A (ja) 1985-05-10
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ID=16230108

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