RU2206779C1

RU2206779C1 - Method for manufacturing powder rocket engine case

Info

Publication number: RU2206779C1
Application number: RU2002116762A
Authority: RU
Inventors: Е.И. Алёхин; А.И. Жукин; Н.М. Пушкин; В.К. Филатов; Л.С. Фокин; В.А. Щербинин
Original assignee: Открытое акционерное общество "Тульский оружейный завод"
Priority date: 2002-06-25
Filing date: 2002-06-25
Publication date: 2003-06-20

Abstract

FIELD: powder rocket engines. SUBSTANCE: method involves formation of cylindrical part by multiple extrusion from round billet. Prior to extrusion points for holes are marked, structure of maraging steel billet is normalized by roasting it in predeformed state together with at least one reference specimen, mechanical properties of billet are estimated by mechanical damage to reference specimen, and in case of adequate result billet is lubricated. Each time after extrusion outer surface of billet is polished, end is trimmed, and markings are transferred to points on non-extruded part of billet. Upon multiple extrusion part obtained is flattened to thickness and length desired for engine case whereupon part is aged by heat treatment. EFFECT: reduced thickness and mass, enhanced mechanical properties of case. 3 cl

Description

Изобретение относится к ракетным двигателям и может быть использовано при изготовлении пороховых ракетных двигателей. The invention relates to rocket engines and can be used in the manufacture of powder rocket engines.

Известен способ изготовления цилиндрических деталей, которыми являются корпуса пороховых ракетных двигателей, путем многократной вытяжки из круглой заготовки (см. кн. Малов А.Н. Технология холодной штамповки. - М.: Машиностроение, 1969, с. 194-196, рис. 112). A known method of manufacturing cylindrical parts, which are the shells of powder rocket engines, by repeated drawing from a round billet (see book. A. Malov. Cold stamping technology. - M.: Mechanical Engineering, 1969, S. 194-196, Fig. 112 )

Известный способ позволяет изготовить корпус порохового ракетного двигателя, представляющего собой цилиндрическую полую деталь. The known method allows to make the housing of a powder rocket engine, which is a cylindrical hollow part.

Недостатком известного способа являются низкие эксплуатационные свойства изготовленного этим способом корпуса. Так при изготовлении корпуса известным способом из заготовки обычной стали, например ВП-30, невозможно получить тонкостенный корпус, удовлетворяющий одновременно двум условиям: способность работать при высоком рабочем давлении и приемлемо малая масса. Недостаточная твердость стали приводит к неприемлемому утяжелению корпуса. Изготовление корпуса из стали класса мартенситно-стареющих сталей известным способом не дает возможности реализовать высокие механические свойства стали из-за отсутствия надежной гарантии прочности корпуса, вызванного неравномерностью структуры металла после операции вытяжки, а тем более многократной вытяжки. A disadvantage of the known method is the low operational properties of the body made by this method. So in the manufacture of the casing in a known manner from a billet of ordinary steel, for example VP-30, it is impossible to obtain a thin-walled casing that satisfies two conditions simultaneously: the ability to work at high operating pressure and an acceptable low weight. Insufficient hardness of the steel leads to an unacceptable weighting of the body. The manufacture of the body from steel of the class of maraging steels in a known manner does not make it possible to realize the high mechanical properties of the steel due to the lack of a reliable guarantee of the strength of the body caused by the uneven structure of the metal after the drawing operation, and even more than that of multiple drawing.

Задачей изобретения является повышение эксплуатационных свойств изготавливаемого корпуса. The objective of the invention is to improve the operational properties of the manufactured body.

Техническим результатом является обеспечение возможности изготовления тонкостенного корпуса малой массы с высокими механическими свойствами. The technical result is the provision of the possibility of manufacturing a thin-walled case of small mass with high mechanical properties.

Для решения задачи изобретения в способе изготовления корпуса ракетного двигателя, заключающемся в том, что формируют цилиндрическую деталь путем многократной вытяжки из круглой заготовки перед вытяжкой осуществляют маркировку заготовки в местах будущих отверстий, затем осуществляют нормализацию структуры металла заготовки из стали класса мартенситно-стареющих сталей путем отжига в заневоленном состоянии совместно с по меньшей мере одним образцом-свидетелем, определяют механические свойства заготовки путем механического повреждения образца-свидетеля, при получении удовлетворительного результата смазывают заготовку, а после каждой операции вытяжки полируют наружную сторону заготовки, осуществляют подрезку торца и переносят маркировку в место, не подвергаемое последующей вытяжке, затем после выполнения многократной вытяжки осуществляют раскатку детали до получения требуемой толщины корпуса и его длины, затем осуществляют старение детали путем термической обработки. To solve the problem of the invention, in a method of manufacturing a rocket engine housing, which consists in forming a cylindrical part by repeatedly drawing from a round billet before drawing, the billet is marked in the places of future holes, then the metal structure of the billet is normalized from steel of the class of maraging steels by annealing in an agitated state together with at least one witness specimen, the mechanical properties of the workpiece are determined by mechanical damage test specimen, upon receipt of a satisfactory result, the workpiece is lubricated, and after each drawing operation, the outer side of the workpiece is polished, the end face is trimmed and the marking is transferred to a place that is not subjected to subsequent drawing, then, after multiple drawing is carried out, the part is rolled out until the required thickness of the body is obtained and its length, then carry out the aging of the part by heat treatment.

Кроме того, осуществляют нормализацию структуры стали заготовки путем ее отжига перед каждой очередной вытяжкой, смазывают заготовку перед каждой очередной вытяжкой. In addition, they carry out normalization of the steel structure of the billet by annealing it before each next hood, lubricate the workpiece before each next hood.

Способ изготовления корпуса порохового ракетного двигателя заключается в том, что круглую заготовку из стали класса мартенситно-стареющих сталей маркируют в местах будущих отверстий, осуществляют нормализацию структуры металла заготовки путем ее отжига в заневоленном состоянии с по меньшей мере одним образцом-свидетелем, определяют механические свойства заготовки путем механических повреждений образца-свидетеля, при получении удовлетворительного результата заготовку смазывают и осуществляют многократную вытяжку, причем после каждой очередной вытяжки полируют наружную сторону заготовки, осуществляют подрезку торца и переносят маркировку в место, не подвергаемое последующей вытяжке, затем после многократной вытяжки осуществляют раскатку детали до получения требуемой толщины корпуса и его длины, затем осуществляют старение детали путем термической обработки. A method of manufacturing a powder rocket engine housing is that a round billet of steel of the martensitic-aging steel class is marked in the places of future openings, the metal structure of the billet is normalized by annealing in a quenched state with at least one witness specimen, and the mechanical properties of the billet are determined by mechanical damage to the test specimen, upon receipt of a satisfactory result, the workpiece is lubricated and repeatedly drawn, and after Doi another drawing polished outer side of the preform, trimming is performed and an end is transferred to the marking location, not subjected to the subsequent drawing, then after repeated stretching rollers of the items is carried out until the desired thickness of the body and its length is then carried out by aging the details of heat treatment.

Перед очередной операцией вытяжки осуществляют нормализацию структуры стали заготовки путем ее отжига. Before the next hood operation, the structure of the steel of the workpiece is normalized by annealing it.

Пример. Example.

Для получения корпуса порохового ракетного двигателя вырезают две круговые заготовки требуемого диаметра из листа мартенситно-стареющей стали ЧС5У-ИД. При этом одна из заготовок является образцом-свидетелем при последующих операциях. To obtain the housing of a powder rocket engine, two circular billets of the required diameter are cut from a sheet of martensitic-aging steel ChS5U-ID. In this case, one of the blanks is a witness model in subsequent operations.

Маркируют заготовки в месте будущего технологического отверстия по центру круга. Label workpieces in the place of the future technological hole in the center of the circle.

Укладывают заготовку с образцом-свидетелем в жесткую форму и осуществляют их нагрев до температуры 920^oС с последующим плавным охлаждением. При таком отжиге осуществляется нормализация структуры металла и заготовка приобретает свойства пластичности. Жесткая форма ограничивает деформацию заготовок.The blank with the witness specimen is placed in a rigid form and they are heated to a temperature of 920 ^{° C.} followed by smooth cooling. With such annealing, the metal structure is normalized and the workpiece acquires plasticity properties. The rigid form limits the deformation of the workpieces.

После отжига осуществляют разрушающее механическое воздействие на образец-свидетель, определяя твердость заготовки. При удовлетворительном результате проверки механических свойств образца-свидетеля считают, что заготовка обладает необходимыми механическими свойствами и продолжают технологический процесс изготовления корпуса. Использование образцов-свидетелей способствует повышению процента выхода годных деталей, снижая процент брака. After annealing, a destructive mechanical effect on the test specimen is carried out, determining the hardness of the workpiece. With a satisfactory result of checking the mechanical properties of the test specimen, it is believed that the workpiece has the necessary mechanical properties and continue the manufacturing process of the case. The use of witness samples contributes to an increase in the percentage of yield of useful parts, reducing the percentage of rejects.

Сверлят технологическое отверстие по центру заготовки для выхода воздуха и смазывают ее перед вытяжкой. Устанавливают заготовку в первую матрицу и осуществляют первую вытяжку с помощью пуансона на гидравлическом прессе. Drill a technological hole in the center of the workpiece for air outlet and lubricate it before drawing. Set the workpiece in the first matrix and carry out the first hood using a punch on a hydraulic press.

После первой вытяжки заготовку полируют с внешней стороны, что позволяет уменьшить отрицательное влияние микротрещин, образовавшихся после вытяжки, и устранить вдавливание образовавшихся твердых частиц и кусочков окалины в поверхность детали при последующих операциях. After the first drawing, the workpiece is polished from the outside, which reduces the negative effect of microcracks formed after drawing and eliminates the indentation of the formed solid particles and pieces of scale into the surface of the part during subsequent operations.

Заготовку опять маркируют в месте, которое не будет подвергаться механическому воздействию при следующей вытяжке. The workpiece is again marked in a place that will not be subjected to mechanical stress during the next hood.

Осуществляют подрезку торца детали, делая торец ровным перед вытяжкой. Trimming the end face of the part, making the end face straight before the hood.

Перед следующей вытяжкой устанавливают заготовку на термокалибровочной оправке и осуществляют ее отжиг в печи до температуры примерно 920^oС с последующим плавным охлаждением, обеспечивая повышение пластичных свойств перед вытяжкой.Before the next hood, the workpiece is mounted on a thermal calibration mandrel and annealed in a furnace to a temperature of about 920 ^° C, followed by gradual cooling, providing an increase in ductility before drawing.

Операции маркировки, подрезки торца и полировки повторяются после каждой очередной вытяжки, количество которых достигает 6-8. Marking, trimming, and polishing operations are repeated after each successive hood, the number of which reaches 6-8.

Смазку детали осуществляют перед каждой очередной вытяжкой в процессе многократной вытяжки. The lubrication of the part is carried out before each subsequent hood in the process of multiple hoods.

Операция отжига может осуществляться после каждой второй или третьей очередной вытяжки. The annealing operation can be carried out after every second or third regular hood.

После операции последней вытяжки раскатывают деталь на раскатном стане, например, типа СРГ-06 до получения требуемого значения толщины стенок корпуса и его длины. Предыдущие операции полировки наружной поверхности детали обеспечивают удаление твердых частиц с поверхности детали и устранение их вдавливания в стенки корпуса. Операция раскатки кроме прочего способствует повышению прочности стенок, будущего корпуса. After the operation of the last hood, the part is rolled out on a rolling mill, for example, of type SRG-06 to obtain the required value of the wall thickness of the body and its length. Previous polishing operations on the outer surface of the part remove solid particles from the surface of the part and eliminate their indentation into the walls of the body. The rolling operation, among other things, helps to increase the strength of the walls, the future case.

На изготовленной цилиндрической полой детали будущем корпусе двигателя осуществляют расточку отверстий, нарезку резьбы, установку штуцеров и другие технологические операции, необходимые для дальнейшей сборки конкретного ракетного двигателя. On the manufactured cylindrical hollow part, the future engine block carries out bore holes, threading, installation of fittings and other technological operations necessary for the further assembly of a specific rocket engine.

После раскатки, когда деталь приобрела требуемые размеры, ее подвергают старению нагреву до температуры 500^oС с последующим плавным охлаждением. Последняя операция обеспечивает необратимое приобретение заданных механических свойств (временное сопротивление σ_в≥195 кг/мм, предел текучести σ_o=180 кг/мм, твердость более 50 единиц, что на 30-40% выше по сравнению с использованием обычной стали) детали из стали класса мартенситно-стареющих сталей, обеспечивая требуемую прочность корпуса двигателя.After rolling, when the part has acquired the required dimensions, it is subjected to aging by heating to a temperature of 500 ^o With subsequent smooth cooling. The last operation provides an irreversible acquisition of the specified mechanical properties (temporary resistance σ _in ≥195 kg / mm, yield strength σ _o = 180 kg / mm, hardness more than 50 units, which is 30-40% higher compared to using ordinary steel) steel of the class of martensitic-aging steels, providing the required strength of the motor housing.

Предлагаемое изобретение обеспечивает повышение эксплуатационных свойств изготавливаемого корпуса порохового ракетного двигателя за счет обеспечения возможности изготовления тонкостенного корпуса малой массы с высокими механическими свойствами, снизив при этом процент брака. The present invention provides an increase in the operational properties of the manufactured housing of a powder rocket engine due to the possibility of manufacturing a thin-walled housing of small mass with high mechanical properties, while reducing the percentage of marriage.

Claims

1. A method of manufacturing a housing of a powder rocket engine, which consists in the fact that they form a cylindrical part by repeated drawing from a round billet, characterized in that prior to drawing, marking is carried out in places of future openings, the structure of the billet is normalized from steel of the class of maraging steel by it in annealed state together with at least one witness specimen, determine the mechanical properties of the workpiece by mechanical damage to the specimen I, upon obtaining a satisfactory result, lubricate the workpiece, and after each regular hood polish the outside of the workpiece, trim the end and transfer the marking to a place that is not subjected to hood, after performing multiple hoods, the resulting part is rolled until the required wall thickness and length are reached, then carry out the aging of the part by heat treatment.

2. The method according to claim 1, characterized in that the structure of the steel of the billet is normalized by annealing it before each subsequent hood.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the workpiece is lubricated before each subsequent hood.