×
20.01.2018
218.016.1b4a

Способ изготовления тонкостенных осесимметричных оболочек

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002635980
Дата охранного документа
17.11.2017
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении тонкостенных оболочек. Элементы оболочки изготавливают раздельно и проводят их окончательную упрочняющую термообработку, причем посадочные поверхности у торцов первого элемента выполняют охватывающими посадочные поверхности, а у второго и третьего элемента - с ответными им охватываемыми поверхностями с размерами, обеспечивающими гарантированный натяг и герметичность в соединении. При этом соединение элементов оболочки осуществляют с нагревом первого элемента с охватывающими посадочными поверхностями до температуры, обеспечивающей сохранение прочностных свойств сплава, из которого изготовлен элемент, и гарантированное превышение размеров охватывающих посадочных поверхностей первого элемента над ответными им размерами охватываемых посадочных поверхностей второго и третьего элементов. Расширяются технологические возможности и повышается геометрическая точность оболочек. 2 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 пр.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении из высокопрочных сплавов тонкостенных оболочек ракетных двигателей с внутренним диаметром более 120 мм.

В машиностроении известен способ изготовления неразъемной сборки из двух деталей, включающий обработку резанием и упрочняющую термообработку первой детали с формированием цилиндрической посадочной поверхности типа «вал», обработку резанием и упрочняющую термообработку второй детали с формированием цилиндрической посадочной поверхности, типа «отверстие», с номинальным диаметром, меньшим диаметра «вала» первой детали, нагревание второй детали до температуры несколько ниже температуры низкого отпуска материала, из которого она изготовлена, сборку первой и второй детали по посадочным поверхностям и охлаждения сборки до нормальной температуры, при этом максимальные значения сопротивления сдвигу осевой силой получают при выполнении горячей посадки с большим натягом. Способ эффективно используется для соединения толстостенных, жестких деталей (Решетов Д.Н., «Детали машин», Машиностроение, 1964 г., стр. 91-93).

Недостатками аналога являются:

1. Для соединения тонкостенных деталей большие натяги, обеспечивающие максимальное сопротивление сдвигу, неприемлемы, в том числе из-за быстрого охлаждения охватывающей детали в процессе сборки.

2. Соединение тонкостенных деталей с малым натягом снижает давление в соединении и, как следствие, снижается сопротивление сдвигу. Для увеличения сопротивления сдвигу необходимо увеличить длину посадочных поверхностей, что значительно увеличивает расход металла, а также (при большой длине посадочных поверхностей) делает соединение невозможным.

Известен способ изготовления, с минимальным расходом металла, тонкостенного осесимметричного сосуда сложной формы, состоящего из цилиндрического элемента, соединенного с криволинейным донным элементом, включающим раздельное изготовление из листовых заготовок двух простых, по сравнению с тонкостенной осесимметричной оболочкой, элементов - цилиндрического элемента и донного элемента, изготовление неразъемного осесимметричного полуфабриката сложной формы путем сварки встык кольцевым швом цилиндрического и донного элементов, термообработку полуфабриката для снятия напряжений, полученных при сварке, контроль качества сварного шва, ротационную вытяжку цилиндрического элемента полуфабриката совместно со сварным швом с получением тонкостенной оболочки и окончательную обработку оболочки (патент RU 2131787, МПК B21D 51/10, B21D 22/16, опубл. 20.06.1999). Способ принят за прототип.

Недостатками прототипа являются:

1. Прочностные характеристики металла в зоне сварного шва меньше, чем в основном металле, на 10…15%.

2. После сварки необходимо производить термообработку для снятия напряжений, а также оценку качества сварного шва ответственных полуфабрикатов рентгенографическим контролем, магнитной дефектоскопией, гидро- или пневмоиспытаниями.

3. При изготовлении данным способом оболочек, типа тонкостенной камеры ракетного двигателя малогабаритной ракеты, из высокопрочных сплавов ее необходимо упрочнять термообработкой, при этом требуется обеспечить высокую геометрическую точность оболочки.

Для получения высокой геометрической точности (отклонение от круглости и прямолинейности) оболочки подвергаются термоправке:

- оболочки из высокопрочных стальных сплавов, упрочняемых закалкой с последующим мартенситным старением в процессе закалки на аустенитной оправке;

- оболочки из высокопрочных стальных сплавов упрочняемых закалкой с отпуском в процессе охлаждения после закалки на разжимной оправке, при этом сборка оболочки с оправкой должна осуществляться за малый отрезок времени.

Оболочки со сложной внутренней поверхностью термически обработать с использованием оправки для термоправки удается не всегда, поэтому термообработка таких оболочек осуществляется в свободном состоянии, при этом оболочки приобретают значительные отклонения от круглости и прямолинейности, часть оболочек выбраковывается.

Предлагаемым изобретением решается задача изготовления неразъемной тонкостенной осесимметричной оболочки со сложной внутренней поверхностью, типа корпуса двигательной установки малогабаритной ракеты, состоящей из 2…3 элементов, изготовленных из высокопрочных сплавов.

Технический результат - обеспечение заданной геометрической точности тонкостенной осесимметричной оболочки сложной формы. Возможность изготовления осесимметричной оболочки сложной формы из элементов, выполненных из разных высокопрочных сплавов с разными механическими характеристиками (σВ; σ02; σ и т.д.).

Указанный технический результат достигается тем, что в способе изготовления тонкостенной осесимметричной оболочки со сложной внутренней поверхностью, включающем раздельное изготовление нескольких простых элементов и последующее соединение раздельно изготовленных элементов оболочки в неразъемную блочную тонкостенную осесимметричную оболочку, новым является то, что элементы оболочки изготавливают с проведением окончательной упрочняющей термообработки и с посадочными поверхностями у торцов, у первого элемента - с охватывающими поверхностями, а у второго (второго и третьего) элемента - с ответными им охватываемыми поверхностями с размерами, обеспечивающими гарантированный натяг и герметичность в соединении, а соединение элементов оболочки в неразъемную блочную конструкцию осуществляют с нагревом первого элемента с охватывающими посадочными поверхностями до температуры, обеспечивающей сохранение прочностных свойств сплава, из которого изготовлен элемент, и гарантированное превышение размеров охватывающих посадочных поверхностей первого элемента над ответными им размерами охватываемых посадочных поверхностей второго (второго и третьего) элемента.

Посадочные поверхности элементов выполняют из сочетания кольцевых выступов и канавок, когда кольцевые выступы и канавки охватывающей поверхности первого элемента соответствуют ответным им кольцевым канавкам и выступам охватываемой поверхности второго (второго и третьего) элемента.

При использовании элементов, изготовленных из нескольких деталей, соединение элементов в неразъемную оболочку осуществляют с угловой фиксацией элементов относительно друг друга.

Изготовление тонкостенной оболочки сложной формы в виде неразъемной блочной конструкции из двух, трех элементов (в том числе состоящих из нескольких деталей), предварительно термически упрочненных и механически обработанных, соединением между собой по посадочным поверхностям с натягом позволяет значительно упростить технологию изготовления тонкостенной оболочки сложной формы и повысить ее геометрическую точность.

Изготовление у первого элемента охватывающих посадочных поверхностей в виде сочетания кольцевых выступов и канавок, а у второго (второго и третьего) элементов охватываемых посадочных поверхностей в виде сочетания кольцевых канавок и выступов позволяет уменьшить гарантированный натяг до величины, обеспечивающей герметичность оболочки, при этом противостоять осевой сдвигающей силе, действующей на соединение, будет сумма усилия, полученного от сборки элементов с натягом и усилия сопротивления деформации кольцевых выступов (срез, смятие).

Изготовление элементов термически упрочненными, до получения оптимальных прочностных свойств металла, каждого элемента позволяет упростить изготовление оболочки сложной формы, т.к. значительно упрощается технология термообработки и используемые при этом оправки.

Предлагаемое техническое решение поясняется чертежами, где:

- на фиг. 1 показан тонкостенный элемент 1, выполненный из нескольких деталей с охватывающими посадочными поверхностями по торцам элемента из сочетания кольцевых выступов и канавок с размерами D, D1, L и Н и с внутренним диаметром ∅;

- на фиг. 2 показан тонкостенный элемент 2, выполненный из нескольких деталей с внутренними диаметрами ∅ и ∅1 и с охватываемыми посадочными поверхностями на торце элемента из сочетания кольцевых выступов и канавок с размерами d, d1, l и h;

- на фиг. 3 показан тонкостенный элемент 3, выполненный из нескольких деталей с внутренними диаметрами ∅1 и ∅ и с охватываемыми посадочными поверхностями на торце элемента из сочетания кольцевых выступов и канавок с размерами d, d1, l и h;

- на фиг. 4 показана тонкостенная оболочка сложной формы, полученная сборкой из элементов 1, 2, 3.

Пример использования предлагаемого решения

Требуется изготовить тонкостенную оболочку сложной формы, состоящую из трех элементов, как на фиг. 4: элемент 1 - дно в сборе; элемент 2 - камера стартовая в сборе; элемент 3 - камера маршевая в сборе. Элементы изготавливают раздельно.

Изготавливают элемент 1 с внутренними полостями диаметром ∅=194 мм. При конструктивной необходимости на наружную поверхность дна приваривают детали А и Б. После сварки и предварительной обработки резанием элемент 1 подвергают упрочняющей термообработке в виде закалки с отпуском. После выдержки при закалочной температуре элемент 1 собирают с разжимной оправкой по диаметру ∅ и быстро охлаждают до нормальной температуры, при этом диаметр ∅ приобретает отклонение от круглости ≤0,1 мм. Производят отпуск. После отпуска обрабатывают резанием охватывающие посадочные поверхности у торцов в виде сочетания кольцевых выступов и канавок с размерами D=196,1+0.1 мм; D1=196,5+0.1 мм; L=4-0.03 мм; H=4+0 03 мм.

Последовательным выполнением операций пластической деформации (холодная штамповка, ротационная вытяжка); промежуточная термообработка для снятия напряжений, обработка резанием и др., из листовых заготовок изготавливают тонкостенную стартовую камеру с внутренними диаметрами ∅=194 мм и ∅1=190 мм длиной 380 мм и тонкостенную маршевую камеру с внутренними диаметрами ∅=194 мм и ∅1=190 мм длиной 620 мм. При конструктивной необходимости на наружную поверхность камер в зоне диаметров ∅1 приваривают детали В, Г и Д. После сварки и предварительной обработки резанием элементы 2 и 3 подвергают упрочняющей термообработке в виде закалки с отпуском. После выдержки при закалочной температуре элементы 2 и 3 собирают с разжимными оправками по диаметру ∅ и быстро охлаждают до нормальной температуры, при этом диаметр ∅ приобретает отклонение от круглости ≤0,15 мм, отклонение от прямолинейности ≤0,3 мм на всей длине поверхности с диаметром ∅. Производят отпуск. После отпуска обрабатывают резанием охватываемые посадочные поверхности у торцов в виде сочетания кольцевых канавок и выступов с размерами d=196,8-0.1 мм; d1=196,4-0.1 мм; h=4-0.03 мм; д=4+0.03 мм.

Исходя из размеров посадочных поверхностей элементов 1, 2 и 3 минимальный гарантированный натяг в соединении будет:

Δmin=(D1max-dmin)=(196,5+0,1)-(196,8-0,1)=-0,1 мм;

Δmin=(Dmax-d1min)=(196,1+0,1)-(196,4-0,1)=-0,1 мм.

Элемент 1 нагревают до температуры (330-350)°С, при этом охватывающие поверхности увеличиваются на (0,8-0,9) мм. Устанавливают в элемент 1 элементы 2 и 3. При наличии на элементах приваренных конструктивных деталях элементы 2 и 3 фиксируют относительно элемента 1 по углам. Охлаждают элемент 1 до нормальной температуры и получают неразборную тонкостенную оболочку сложной формы, как на фиг. 4. Производят окончательную обработку резанием оболочки согласно требованиям КД.


Способ изготовления тонкостенных осесимметричных оболочек
Способ изготовления тонкостенных осесимметричных оболочек
Способ изготовления тонкостенных осесимметричных оболочек
Способ изготовления тонкостенных осесимметричных оболочек
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 311 items.
10.01.2013
№216.012.18f2

Способ термической обработки бойков и тяжелонагруженных штампов

Изобретение относится к области машиностроения. Для повышения стойкости ударного инструмента в виде бойков и штампов, испытывающих при работе большие ударные нагрузки, сначала проводят подогрев инструмента в печи до температуры 500-550°С, затем до 800-850°С в соляной ванне. Окончательный нагрев...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471878
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.1a5c

Кронштейн для установки панельного компьютера на подвижном объекте

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для крепления средств вычислительной техники, преимущественно панельных компьютеров, устанавливаемым на подвижных объектах. Кронштейн для установки панельного компьютера на подвижном объекте содержит стойку, выполненную в виде...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472240
Дата охранного документа: 10.01.2013
20.01.2013
№216.012.1d7b

Унитарный боеприпас для гладкоствольного оружия

Изобретение относится к боеприпасам для гладкоствольного оружия. Унитарный боеприпас для гладкоствольного оружия, содержащий гильзу с метательным зарядом и капсюлем-воспламенителем в камере сгорания, снаряд со стабилизатором, удерживаемый в гильзе через разъемное соединение стабилизатора с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473041
Дата охранного документа: 20.01.2013
27.01.2013
№216.012.20a4

Автоматическое стрелковое оружие

Изобретение относится к военной технике и может быть использовано в автоматическом стрелковом оружии. Автоматическое стрелковое оружие содержит ствол, казенник с боевыми упорами, ствольную коробку с направляющими для затворной рамы, затворную раму, затвор с боевыми упорами и поперечным выступом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473857
Дата охранного документа: 27.01.2013
10.02.2013
№216.012.2329

Функциональный комплект установочных средств

Изобретение относится к устройствам для хранения и транспортирования изделий и оборудования, входящего в состав подвижного комплекса топогеодезической привязки и навигации или в иную военную технику. Функциональный комплект установочных средств подвижного комплекса топогеодезической привязки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474503
Дата охранного документа: 10.02.2013
20.02.2013
№216.012.25b2

Стол для размещения аппаратных средств в подвижном объекте

Изобретение относится к военной и специальной технике и может быть использовано в подвижных пунктах управления и информационно-технического обеспечения комплексов вооружений, и направлено на обеспечение большей надежности и безопасности при пользовании данным столом. Стол состоит из связанных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475170
Дата охранного документа: 20.02.2013
20.02.2013
№216.012.27c0

Способ контроля электрических параметров системы вооружений и автоматизированный комплекс для его осуществления

Группа изобретений относится к оборонной технике и, в частности, к комплексным средствам контроля электрических параметров управляемых зенитных ракет и пусковых устройств. Автоматизированный комплекс контроля электрических параметров системы вооружений состоит из комплекта раздельных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475696
Дата охранного документа: 20.02.2013
27.02.2013
№216.012.2c0f

Спусковой механизм автоматического оружия

Изобретение относится к оружейной технике и может быть использовано в спусковых механизмах оружия. Спусковой механизм автоматического оружия содержит спусковой крючок, разобщитель, шептало, пружину спускового крючка, пружину разобщителя, пружину шептала. Разобщитель имеет два плеча и установлен...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476806
Дата охранного документа: 27.02.2013
10.03.2013
№216.012.2db4

Контрольно-проверочная машина

Изобретение относится к военной и специальной технике и может быть использовано в подвижных контрольных пунктах, размещенных на базе шасси транспортных средств и предназначенных для проведения контроля, диагностики и технического обслуживания сложных технических систем. Контрольно-проверочная...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477231
Дата охранного документа: 10.03.2013
10.03.2013
№216.012.2e82

Огнестрельное оружие с устройством для выбора правостороннего или левостороннего выброса гильзы

Изобретение относится к военной технике и может быть использовано в стрелковом оружии с устройством для выбора правостороннего или левостороннего выбрасывания гильзы. Огнестрельное оружие с устройством для выбора правостороннего или левостороннего выброса гильзы содержит ствол, ствольную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477437
Дата охранного документа: 10.03.2013
Showing 1-10 of 205 items.
10.01.2013
№216.012.18f2

Способ термической обработки бойков и тяжелонагруженных штампов

Изобретение относится к области машиностроения. Для повышения стойкости ударного инструмента в виде бойков и штампов, испытывающих при работе большие ударные нагрузки, сначала проводят подогрев инструмента в печи до температуры 500-550°С, затем до 800-850°С в соляной ванне. Окончательный нагрев...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471878
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.1a5c

Кронштейн для установки панельного компьютера на подвижном объекте

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для крепления средств вычислительной техники, преимущественно панельных компьютеров, устанавливаемым на подвижных объектах. Кронштейн для установки панельного компьютера на подвижном объекте содержит стойку, выполненную в виде...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472240
Дата охранного документа: 10.01.2013
20.01.2013
№216.012.1d7b

Унитарный боеприпас для гладкоствольного оружия

Изобретение относится к боеприпасам для гладкоствольного оружия. Унитарный боеприпас для гладкоствольного оружия, содержащий гильзу с метательным зарядом и капсюлем-воспламенителем в камере сгорания, снаряд со стабилизатором, удерживаемый в гильзе через разъемное соединение стабилизатора с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473041
Дата охранного документа: 20.01.2013
27.01.2013
№216.012.20a4

Автоматическое стрелковое оружие

Изобретение относится к военной технике и может быть использовано в автоматическом стрелковом оружии. Автоматическое стрелковое оружие содержит ствол, казенник с боевыми упорами, ствольную коробку с направляющими для затворной рамы, затворную раму, затвор с боевыми упорами и поперечным выступом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473857
Дата охранного документа: 27.01.2013
10.02.2013
№216.012.2329

Функциональный комплект установочных средств

Изобретение относится к устройствам для хранения и транспортирования изделий и оборудования, входящего в состав подвижного комплекса топогеодезической привязки и навигации или в иную военную технику. Функциональный комплект установочных средств подвижного комплекса топогеодезической привязки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474503
Дата охранного документа: 10.02.2013
20.02.2013
№216.012.25b2

Стол для размещения аппаратных средств в подвижном объекте

Изобретение относится к военной и специальной технике и может быть использовано в подвижных пунктах управления и информационно-технического обеспечения комплексов вооружений, и направлено на обеспечение большей надежности и безопасности при пользовании данным столом. Стол состоит из связанных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475170
Дата охранного документа: 20.02.2013
20.02.2013
№216.012.27c0

Способ контроля электрических параметров системы вооружений и автоматизированный комплекс для его осуществления

Группа изобретений относится к оборонной технике и, в частности, к комплексным средствам контроля электрических параметров управляемых зенитных ракет и пусковых устройств. Автоматизированный комплекс контроля электрических параметров системы вооружений состоит из комплекта раздельных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475696
Дата охранного документа: 20.02.2013
27.02.2013
№216.012.2c0f

Спусковой механизм автоматического оружия

Изобретение относится к оружейной технике и может быть использовано в спусковых механизмах оружия. Спусковой механизм автоматического оружия содержит спусковой крючок, разобщитель, шептало, пружину спускового крючка, пружину разобщителя, пружину шептала. Разобщитель имеет два плеча и установлен...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476806
Дата охранного документа: 27.02.2013
10.03.2013
№216.012.2db4

Контрольно-проверочная машина

Изобретение относится к военной и специальной технике и может быть использовано в подвижных контрольных пунктах, размещенных на базе шасси транспортных средств и предназначенных для проведения контроля, диагностики и технического обслуживания сложных технических систем. Контрольно-проверочная...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477231
Дата охранного документа: 10.03.2013
10.03.2013
№216.012.2e82

Огнестрельное оружие с устройством для выбора правостороннего или левостороннего выброса гильзы

Изобретение относится к военной технике и может быть использовано в стрелковом оружии с устройством для выбора правостороннего или левостороннего выбрасывания гильзы. Огнестрельное оружие с устройством для выбора правостороннего или левостороннего выброса гильзы содержит ствол, ствольную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477437
Дата охранного документа: 10.03.2013
+ добавить свой РИД