CC BY
42
УДК 662.1/.4
Е.А. Антонова, А.Н. Крестовский
ФКП «Пермский пороховой завод»
РАЗРАБОТКА ПРОЦЕССА БРОНИРОВАНИЯ МАЛОГАБАРИТНЫХ ЗАРЯДОВ МЕТОДОМ ЦЕНТРОБЕЖНОГО ЛИТЬЯ
Для устранения недостатков бронирования малогабаритных зарядов способом запивки необходимо внедрение более высокопроизводительного метода. Предложено бронирование зарядов из баллистического пороха центробежным способом, что позволит значительно повысить качество малогабаритных зарядов, механизировать фазу бронирования, снизить время полимеризации бронесоста-ва. Использование специально разработанных форм для бронирования позволит исключить последующую операцию обработки зарядов.
Ключевые слова: твердотопливные заряды, бронирование методом заливки, метод центробежного литья.
Для достижения требуемых баллистических характеристик, получения постоянной скорости газообразования или ее изменения по определенному закону отдельные участки ракетных зарядов покрывают слоем защитных негорючих материалов (бронировкой). Специальные бронирующие покрытия препятствуют горению ракетного топлива.
В зависимости от предъявляемых требований к зарядам и вида бронепокрытия определяется способ нанесения бронепокрытия. Одним из основных методов бронирования термореактивным бронесоставом малогабаритных зарядов газогенераторного типа является метод заливки.
Наиболее часто для бронирования зарядов способом заливки используются наполненные полимерные композиции на основе полиэфи-ракрилатов. Отверждение полимерных композиций происходит в результате радикальной полимеризации при нагревании и в присутствии инициатора. Полимеризация приводит к образованию прочных теплостойких полимеров трехмерной структуры, обладающих высокой адгезией и хорошими диэлектрическими свойствами.
Метод заливки состоит в том, что жидкий бронесостав заливают в кольцевой зазор между формой (рис. 1), внутренняя поверхность которой покрыта антиадгезионной пленкой и топливной шашкой, где да-
лее происходит его полимеризация [1].
Все компоненты бронесостава перемешиваются в смесителе с одновременным ва-куумированием. По окончании смешения бронесостав заполняет форму под действием собственного веса, толщина броне-покрытия определяется величиной зазора между формой и топливной шашкой. Далее формы устанавливаются на полимеризацию в установку ступенчатой полимеризации. После того как закончится химическая реакция (полимеризация), изделия извлекают из форм.
Указанный способ бронирования трудоемок и малопроизводителен, и им можно изготавливать изделия относительно простой формы. Основной проблемой, осложняющей бронирование малогабаритных зарядов методом заливки, является проведение процесса заполнения форм составом вручную, что не позволяет обеспечивать одинаковую толщину бронепокрытия над торцами и качество покрытия для всех изделий.
В отдельных случаях на поверхности забронированных изделий наблюдаются разного рода дефекты в виде недополимеризованного и «вскипевшего» покрытия, воздушные включения и усадка бронепо-крытия. Большая часть зарядов бракуется по внешнему виду после бронирования. Средний процент брака при бронировании составляет порядка 8-10 %. Также значительно затрудняется подбор оптимальных режимов для полимеризации, так как скорость полимеризации изделий, имеющих различную толщину бронепокрытия, отличается.
Для устранения всех этих недостатков в комплексе и для исключения влияния технологических факторов на процесс бронирования появилась необходимость замены действующей технологии бронирования методом заливки вручную на автоматизированный и более высокопроизводительный метод центробежного литья.
Данный способ наиболее предпочтителен для зарядов, изготавливаемых методом заливки, поскольку не требует замены существующего термореактивного бронирующего состава на термопластичный [2].
Рис. 1. Метод заливки: 1 - бронесостав;
2 - топливная шашка; 3 - форма
Заполнение формы составом происходит при вращении привода центрифуги и влиянии трех разнонаправленных действующих сил (рис. 2). Основное воздействие оказывает центробежная сила. Направление действия центробежной силы зависит от направления движения центрифуги. Значение центробежной силы будет определяться плотностью состава и скоростью вращения центрифуги. Также на центрифугу действует вторая сила - сила тяжести. Чем больше плотность, тем активнее действует сила тяжести. Третья сила - это сила инерции, она направлена наружу при вращении привода кронштейна центрифуги.
Рис. 2. Направленность действующих сил при вращении центрифуги
Скорость движения состава зависит от плотности состава [3], скорости вращения и размеров центрифуги и определяется как изменение радиального положения во времени по формуле
ёг
^ _ Лр°р Уг 18ц
где г - длина радиуса до поверхности жидкости, м; р - плотность состава, кг/м3; ю - угловая скорость вращения ротора, об/с; ц - вязкость состава, кг/мс; р - центробежное ускорение, м/с2; О - диаметр частиц, мкм.
Состав под воздействием силы тяжести и силы инерции заполняет форму. Расплав затекает по самому короткому пути под углом 45° против вращения центрифуги вниз вправо в полость формы.
Максимальное воздействие концентрации сил направлено снизу справа наверх влево (рис. 3), так как противодействие в этом направлении будет очень незначительным.
При заполнении формы (рис. 4) состав через три отверстия конуса 4 попадает в зазор между фторопластовой гильзой 3 и топливной шашкой 1, заполняя все свободное пространство. Центробежная сила уплотняет состав, и воздух вытесняется через отверстия в месте установки иглы с треугольным сечением 5.
Рис. 4. Форма для бронирования малогабаритных зарядов из БП:
1 - топливная шашка; 2 - корпус; 3 - фторопластовая гильза;
4 - фторопластовый конус; 5 - игла; 6 - гайка; 7 - пробка; 8 - гайка
Вращение центрифуги оказывает влияние на залитую форму и способствует уплотнению состава до его полимеризации. Отверждение бронепокрытия происходит при включенном двигателе при температуре внутри центрифуги 80 ±5 °С. После окончания полимеризации центрифуга останавливается, и формы с изделиями извлекаются для охлаждения и последующей разборки.
Обычно при разработке процесса технологические показатели слабо поддаются контролю, поэтому возникает необходимость подгонки оборудования к конкретным требованиям. Предпочтительным спо-
собом определения размеров центрифуги по-прежнему остаются лабораторные испытания или испытания на опытной установке с реальными потоками бронесостава.
Бронирование малогабаритных зарядов из баллиститного пороха центробежным способом значительно повысит качество покрытия изготавливаемых зарядов. Применение центрифуги механизирует фазу заливки зарядов бронирующим составом и более чем в 10 раз снизит время полимеризации. Использование специально разработанных форм позволит исключить последующую операцию механической обработки зарядов, вследствие чего повысится производительность.
Библиографический список
1. Фиошина М.А., Русин Д.Л. Основы химии и технологии по-рохов и твердых ракетных топлив: учеб. пособие. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Изд-во РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2004. - 264 с.
2. Басов Н.И., Казаков Ю.В. Литьевое формование полимеров. -М.: Химия, 1984. - 247 с.
3. Ладжио Т. ди, Летки А. Новые направления в технологии центрифугирования // Химические технологии. - 1994. - № 11. - С. 4-10.
Получено 2.09.2011
