RU2481170C2

RU2481170C2 - Large size section lower die for explosive correction

Info

Publication number: RU2481170C2
Application number: RU2011133442/02A
Authority: RU
Inventors: Александр Викторович Бондарь; Александр Владимирович Гребенщиков; Владислав Леонтьевич Серов; Анатолий Михайлович Гордон; Сергей Иванович Недорезов; Николай Николаевич Родюков; Иван Иванович Боев; Наталья Николаевна Короткова; Сергей Семенович Юхневич
Priority date: 2011-08-09
Filing date: 2011-08-09
Publication date: 2013-05-10
Also published as: RU2011133442A

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to metal forming. Proposed lower die consists of lower die sections bolted together in interface surface. Interface surface of sections is arranged at fillet formed by taper undercut at one of said sections. Said taper undercut features height not exceeding 0.1 mm and has vertex directed toward lower die working surface.

EFFECT: tight abutment of sections and ruled out metal leaks between interface between sections in explosive correction.

2 dwg

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении сопел камер сгорания жидкостных ракетных двигателей и других оболочек.The invention relates to the processing of metals by pressure and can be used in the manufacture of nozzles of the combustion chambers of liquid rocket engines and other shells.

Современное производство сопел камер сгорания жидкостных ракетных двигателей базируется на технологии калибровки взрывом пакетов оболочек.The modern production of nozzles of combustion chambers of liquid rocket engines is based on the technology of explosion calibration of envelope packages.

Технология калибровки взрывом позволяет отказаться от ручных медницких работ, существенно снизить трудоемкость. Известно, что штамповка и калибровка взрывом наиболее эффективны с ростом габаритов калибруемых деталей. Сопла современных жидкостных ракетных двигателей достигают габаритов диаметром 2000-2500 мм и длины более 2000 мм. Вес цельной матрицы для взрыва достигает 25-30 т. Отливка таких заготовок сложного профиля требует уникального оборудования для литья и механической обработки. Поэтому современные матрицы для калибровки взрывом изготавливают из секций, упрочняя их мощными бандажами. Бандажи напрессовывают с натягом и нагревом, что позволяет отчасти разгрузить матрицу при взрыве за счет стягивающих усилий бандажа. Ведь заряд бризантного взрывчатого вещества достигает 1 кг. Матрица должна выдерживать значительные динамические нагрузки. Материал матрицы должен быть плотным, так как между поверхностью матрицы и заготовкой создается вакуум, обеспечивающий точность профиля. Изготовление матрицы из секций облегчает отливку секций и их механическую обработку, но требует такого соединения секций, чтобы они не сдвигались относительно друг друга и не теряли герметичность соединения. С ростом габаритов оболочек более 1500 мм по диаметру и высоте сложность изготовления матриц возрастает. Применение секционных матриц вместо цельных позволяет обойтись без уникального оборудования для штамповки, литья заготовок весом более 20 тонн, печей для термообработки, а также значительно уменьшает расход инструментальной стали, снижает трудоемкость изготовления матриц.Explosion calibration technology allows you to abandon manual copperwork, significantly reduce the complexity. It is known that stamping and calibration by explosion are most effective with increasing dimensions of calibrated parts. The nozzles of modern liquid-propellant rocket engines reach dimensions of 2000–2500 mm in diameter and over 2000 mm in length. The weight of the whole matrix for the explosion reaches 25-30 tons. The casting of such blanks with a complex profile requires unique equipment for casting and machining. Therefore, modern matrices for calibration by explosion are made from sections, reinforced with powerful bandages. The bandages are pressed with interference and heating, which allows to partially relieve the matrix during the explosion due to the tightening forces of the bandage. Indeed, the charge of blasting explosive reaches 1 kg. The matrix must withstand significant dynamic loads. The matrix material must be dense, since a vacuum is created between the matrix surface and the workpiece, which ensures the accuracy of the profile. The manufacture of the matrix from the sections facilitates the casting of the sections and their machining, but requires the connection of the sections so that they do not move relative to each other and do not lose the tightness of the connection. With the increase in the dimensions of the shells of more than 1500 mm in diameter and height, the complexity of the manufacture of matrices increases. The use of sectional dies instead of integral ones allows dispensing with unique equipment for stamping, casting workpieces weighing more than 20 tons, heat treatment furnaces, and also significantly reduces tool steel consumption, reduces the laboriousness of dies manufacturing.

Известен способ изготовления матриц для крупногабаритных изделий из секций (В.Т.Мещерин. «Атлас схем. Листовая штамповка». Машиностроение, 1975 г., с.11), где для скрепления секций между собой используют болтовое соединение.A known method of manufacturing matrices for large-sized products from sections (V.T. Mescherin. "Atlas of schemes. Sheet stamping". Engineering, 1975, S. 11), where a bolted connection is used to fasten the sections together.

Однако при изготовлении секционных крупногабаритных матриц между собой болтовым соединением появляются проблемы. В крупногабаритных матрицах для калибровки взрывом, изготовленных из секций, соединенных между собой болтовым соединением, секции могут разойтись в момент импульсных нагрузок. Конструкция секционных матриц для взрыва должна обеспечить плотное соединение секций между собой в осевом и диаметральном направлениях.However, in the manufacture of sectional large-sized dies with each other by a bolted connection, problems arise. In large explosion calibration matrices made of sections interconnected by a bolt connection, the sections can diverge at the moment of pulse loads. The design of the sectional matrices for the explosion should provide a tight connection of the sections between themselves in the axial and diametrical directions.

Матрица для калибровки взрывом из секций должна быть такой, чтобы при необходимых рабочих нагрузках процесса калибровки взрывом стыки секций, соединенные болтовым соединением, оставались плотно прижатыми друг к другу и не происходило затекание металла заготовки между ними. Для обеспечения герметичности в стыки ставится жгут из вакуумной резины в специальную канавку.The matrix for explosion calibration from the sections should be such that, at the required workloads of the explosion calibration process, the joints of the sections connected by a bolt connection remain tightly pressed against each other and the workpiece metal does not leak between them. To ensure tightness, a bundle of vacuum rubber is placed in the joints in a special groove.

Предлагаемое техническое решение позволяет достичь плотного прилегания стыков и избежать затекания металла между стыками при рабочих нагрузках калибровки взрывом.The proposed technical solution allows to achieve a tight fit of the joints and to avoid leakage of metal between the joints during the workloads of calibration calibration explosion.

Технический результат изобретения достигается с помощью секционной крупногабаритной матрицы для калибровки взрывом, которая состоит из секций, закрепленных между собой болтовым соединением. При этом плоскость стыка секций выполнена на пояске, образованном конусным поднутрением на одной из секций, имеющем высоту конуса не более 0,1 мм и вершину, направленную в сторону рабочей поверхности матрицы.The technical result of the invention is achieved using a sectional large-sized matrix for calibration by an explosion, which consists of sections secured to each other by a bolt connection. In this case, the junction plane of the sections is made on a belt formed by a conical undercut on one of the sections, having a cone height of not more than 0.1 mm and a vertex directed towards the working surface of the matrix.

Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг.1 - секционная крупногабаритная матрица для калибровки взрывом в разрезе; на фиг.2 - фрагмент I - область стыка секций крупногабаритной матрицы для калибровки взрывом в разрезе.Figure 1 - sectional large-sized matrix for calibration of explosion in the context; figure 2 - fragment I is the junction area of sections of a large matrix for calibration by explosion in the context.

Предлагаемая конструкция состоит, например, из 3-х секций 1, которые имеют одинаково выполненные стыковочные места и закреплены между собой болтовым соединением 2. В зоне стыка секций (фрагменты I) плоскость стыка секций выполнена на пояске 3 шириной А, за счет конусного поднутрения на одной из секций. Ширина А равна 10 мм. Высота конуса В равна 0,05-0,1 мм. За счет конусного поднутрения, обеспечивается плотное соединение секций в рабочем состоянии в осевом направлении. В диаметральном направлении плотное соединение секций оправ обеспечивается за счет прессовой посадки с натягом. Экспериментальные работы показали, что матрица во время штамповки взрывом имеет рабочий температурный диапазон, не выходящий за рамки 35°С, поэтому исходный диаметральный натяг сохраняется и при рабочем процессе. Процесс калибровки взрывом происходит в бассейне с водой.The proposed design consists, for example, of 3 sections 1, which have identical joints and are secured to each other by a bolt connection 2. In the zone of the junction of the sections (fragments I), the junction plane of the sections is made on the belt 3 of width A, due to the conical undercut on one of the sections. Width A is 10 mm. The height of the cone is equal to 0.05-0.1 mm Due to the conical undercut, a tight connection of the sections in the working condition in the axial direction is ensured. In the diametrical direction, a tight connection of the frame sections is ensured by a tight fit. Experimental work showed that the matrix during stamping by explosion has a working temperature range that does not go beyond 35 ° C, so the initial diametric interference is maintained during the working process. The explosion calibration process takes place in a pool of water.

При затяжке болтового соединения возникают усилия на стыке за счет конусности, и это обеспечивает плотное соединение секций в рабочем состоянии в осевом направлении. Напряжения сборки воздействует не на всю плоскость разъема, а на поясок шириной 10 мм. Благодаря конусу и меньшей площади стыка соединение секций получается плотным, прочным и главное не ослабевает со временем. Поясок шириной 10 мм необходим, так как рабочую поверхность матрицы периодически обновляют (протачивают), удаляя различные поверхностные дефекты, возникающие при рабочем процессе. Поэтому ширина рабочего пояска постепенно уменьшается, увеличивая удельное давление, и стягивание секций возрастает, стык остается прочным.When tightening the bolted connection, forces arise at the joint due to the taper, and this ensures a tight connection of the sections in the working condition in the axial direction. Assembly voltages do not act on the entire plane of the connector, but on a 10 mm wide belt. Thanks to the cone and the smaller joint area, the connection of the sections is dense, durable and, most importantly, does not weaken with time. A belt with a width of 10 mm is necessary, since the working surface of the matrix is periodically updated (pierced), removing various surface defects that occur during the working process. Therefore, the width of the working belt gradually decreases, increasing the specific pressure, and the contraction of the sections increases, the joint remains strong.

Стык секций крупногабаритных матриц для калибровки взрывом, выполненный на пояске за счет конусного поднутрения одной из секций с высотой конуса не более 0,1 мм, позволяет достичь плотного прилегания секций друг к другу в осевом направлении и избежать затекания металла между секциями при рабочих нагрузках процесса калибровки взрывом. Плотное соединение стыков секций матрицы достигается за счет прессовой посадки с натягом, величина которой обеспечивает сохранение натяга в рабочем состоянии.The joint of sections of large-sized arrays for explosion calibration, performed on the belt due to the conical undercutting of one of the sections with a cone height of not more than 0.1 mm, allows to achieve a snug fit of the sections to each other in the axial direction and to avoid leakage of metal between the sections during the workloads of the calibration process the explosion. A tight connection of the joints of the sections of the matrix is achieved due to a press fit with an interference fit, the value of which ensures that the interference is maintained in working condition.

Claims

Sectional large-sized matrix for explosion calibration, consisting of sections fixed to each other along the joint plane by a bolt connection, characterized in that the section junction plane is made on a belt formed by a conical undercut on one of the sections having a height of not more than 0.1 mm and a vertex, directed towards the working surface of the matrix.