Ch−ơn g
3.3.2. Phân tích kết cấu, vật liệu, công nghệ và lựa chọn mẫu động cơ, ph−ơng án công nghệ
án công nghệ
Vỏ động cơ tên lửa có nhiều loại khác nhau nh−ng có đặc điểm chung đó là ống thành mỏng có độ bền cao, chịu đ−ợc nhiệt độ và áp suất làm việc cao. Sau đây xin giới thiệu một số loại vỏ động cơ tên lửa:
- Vỏ động cơ tên lửa R70: Ф70; vật liệu để chế tạo là hợp kim nhôm 2024. - Vỏ động cơ tên lửa chống tăng CT9: Ф50; vật liệu để chế tạo là thép 40X. - Vỏ động cơ tên lửa A72: Ф73; vật liệu để chế tạo là thép 30XΓCA.
Trong phạm vi của đề tài, để chế tạo vỏ động cơ tên lửa A72 sẽ gặp một số khó khăn:
- Ch−a có nghiên cứu đầy đủ về đặc tính của vật liệu, quá trình gia công biến dạng, gia công nhiệt.
- Vật liệu có trở lực biến dạng cao trong khi ch−a có máy miết công suất lớn để đạt hiệu ứng hoá bền biến dạng cao.
Với vỏ động cơ R70, đã có một số công trình nghiên cứu về công nghệ vật liệu tạo phôi bằng ép chảy [15], gia công cơ nhiệt [19], điều kiện trang thiết bị phù hợp. Vì vậy nhóm đề tài lựa chọn mẫu trên cơ sở vỏ động cơ R70 để nghiên cứu chế tạo.
a) Đặc điểm cấu tạo:
Kết cấu động cơ R70 nh− hình 3.16, trong đó vỏ động cơ tên lửa R70 là ống có kết cấu hình trụ rỗng, chiều dày thành ống khá mỏng (1,9mm). Độ lệch thành cho phép phải nhỏ để đảm bảo cân bằng động của ống trong quá trình làm việc. Tỷ lệ giữa chiều dài ống và đ−ờng kính L/D>10, do vậy đây là chi tiết ống thành mỏng có lỗ sâu, đòi hỏi độ chính xác và đồng đều về chiều dày khá cao. ống làm việc trong điều kiện áp suất và nhiệt độ cao.
Một số tính năng kỹ thuật chính: - Đ−ờng kính: 70mm
- Chiều dài: 804mm
- áp suất lớn nhất: Pmax = 130 at, áp suất làm việc P=90ữ100 at
a) b)
Hình 3.16: Cấu tạo động cơ R70 a- Cụm động cơ b- Vỏ động cơ
Bảng so sánh một số chi tiết kết cấu- vật liệu khi dập đạn R70
Bảng 3.17
σb δdi [δ]max G[kg] Ghi chú
2024 47ữ49 8ữ9 45 0,56 Sau dập, tôi hóa già 20XΓCA 48ữ54 9ữ10 48 1,56 Sau dập vuốt, nhiệt luyện
Nhận xét:
- Để vỏ động cơ duy trỳ đ−ợc tính bền ở nhiệt độ, áp suất cao cần có lớp cách nhiệt giữa vỏ động cơ và buồng đốt.
- Cùng một số thông số hình học, vỏ động cơ thép có hệ số an toàn cao hơn, tuy nhiên khối l−ợng lớn gấp 2,7 lần vỏ động cơ làm bằng hợp kim 2024, điều này không thoả mãn yêu cầu thiết kế.
Công nghệ chế tạo vỏ động cơ bằng hợp kim 2024 đơn giản hơn và chi phí chế tạo thấp hơn. Khi sử dụng công nghệ miết sẽ giảm đ−ợc 20ữ30% giá thành chế tạo.
b) Một số tính chất của vật liệu vỏ động cơ R70:
Hiện nay do trình độ công nghệ phát triển, ng−ời ta có thể chế tạo đ−ợc hợp kim nhôm có độ bền rất cao, đáp ứng đ−ợc yêu cầu để làm vỏ động cơ tên lửa, còn hợp kim titan đắt tiền chỉ sử dụng trong những tr−ờng hợp đặc biệt.
Do đặc điểm cấu tạo và làm việc của vỏ động cơ tên lửa nh− đã nêu ở trên nên vật lệu của vỏ động cơ phải đáp ứng đ−ợc yêu cầu về mặt độ bền, chịu nhiệt đồng thời phải có tính công nghệ cao để dễ gia công.
Kết quả khảo sát vật liệu vỏ động cơ tên lửa R70 cho ở bảng 3.18.
Bảng 3.18
Cu (%) Mg (%) Mn (%) Ti (%) Fe (%) 3,8-4,9 1,2-1,8 0,3-0,8 <0,1 <0,5
Kết quả trên cho thấy vật liệu thuộc hệ Đuyra, t−ơng đ−ơng với nhóm 2024: Đ−ờng cong biến cứng của hợp kim 2024 đ−ợc nêu ở hình 3.1. ở nhiệt độ th−ờng khi biến dạng ε < 10% trở lực biến dạng tăng mạnh. Khi ε >10 ữ 30% trở lực biến dạng tăng chậm. Đặc điểm này sẽ đ−ợc khai thác để gia công khi miết.
