CC BY
94Решетневскуе чтения. 2017
УДК 621.812
СВАРКА ТОПЛИВНЫХ БАКОВ РАКЕТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
А. А. Луканов, Е. П. Олейников
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: alex-lukan45@yandex.ru
Освещается вид сварки баков ракетных двигателей.
Ключевые слова: сварка, топливный бак, герметичность.
WELDING OF ROCKET FUEL TANKS
A. A. Lukanov, E. P. Oleynikov
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: alex-lukan45@yandex.ru
The authors study welding of rocket engine tanks.
Keywords: welding, fuel tank, tightness.
Сварка - технологический процесс получения неразъемных соединений за счет установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве, или пластическом деформировании, или совместном действии того и другого [1].
Более широкое применение в изделиях ракетно-космической техники получили сплавы на основе алюминия (например, сплавы АМг3, АМг6, Д16Т, В95-Т). Для изготовления сварных изделий в основном используют деформируемые сплавы, которые подразделяют на термически упрочняемые и термически не упрочняемые, существенно различающиеся по своим механическим и технологическим характеристикам.
Одним из важных силовых агрегатов летательных аппаратов являются баки, предназначенные для хранения жидких компонентов топлива в течение определённого времени: от нескольких часов с момента предполётной заправки до нескольких лет, при эксплуатации изделий в заправленном состоянии.
Топливные баки должны удовлетворять следующим основным требованиям:
1) иметь достаточную прочность и жесткость при малой массе конструкции;
2) обладать устойчивостью против коррозии при работе жидкостных ракетных двигателей на агрессивных (вызывающих коррозию) компонентах и при длительном хранении компонентов баков;
3) простота конструкции, технологичность при изготовлении и удобство при эксплуатации;
4) конструкция заборных устройств баков должна обеспечивать минимальное количество остатков компонентов топлива в баках;
5) недефицитность материалов, применяемых при изготовлении баков;
6) топливные баки должны быть полностью герметичны.
Герметичность - именно это требование можно получить благодаря хорошей и качественно выполненной сварке.
По сравнению с клёпанными и болтовыми соединениями сварные конструкции обеспечивают экономию металла, уменьшение массы соединительных элементов, снижение трудоёмкости изготовления за счёт вспомогательных операций, снижение стоимости технологического оборудования. Недостатки сварных соединений: повышенная чувствительность к хрупкому разрушению, изменение свойств материала в зоне сварного шва, наличие остаточных напряжений и деформаций. Однако влияние всех этих факторов можно заметно снизить, а в ряде случаев и исключить выбором рациональной конструкции соединения, подбором материала детали и электрода, проектированием технологического процесса [2].
Одним из видов сварки баков является аргоноду-говая сварка (АДС). При АДС металл сварочной ванны защищён от атмосферного воздуха оболочкой из защитного газа-аргона. Это способствует разрушению окисных плёнок на поверхности, повышает коррозионную стойкость, прочность и пластичность сварного шва и соединения. Различают следующие схемы АДС: дугой косвенного действия наплавляющимся электродом, дугой прямого действия наплавляющимся и плавящимся электродами. Сварку дугой прямого действия неплавящимся электродом применяют для сварки алюминиевых сплавов толщиной менее 6-и мм. Сварка плавящимся электродом ограничена минимальной толщиной металла 0,8... 1,0 мм. Электродную проволоку применяют, как правило, того же химического состава, что и контактное соединение.
Технология и мехатроника в машиностроении
При АДС производится местная подготовка поверхностей к сварке: торцов и участков поверхности шириной 10...40 мм (в зависимости от формы, размера и материала детали). Основной особенностью этой сварки является наличие на поверхности высокотемпературной плёнки окиси алюминия, не расплавляющейся в процессе сварки и затрудняющей образование сварочной ванны. Удаление окисной плёнки вследствие катодного распыления, возможно при сварке в инертных газах. В нашем случае это аргоно-дуговой сварке. Высокая тепло- и электропроводность алюминиевых сплавов обуславливает необходимость больших токов и мощностей.
Важнейшими требованиями при производстве корпуса бака является обеспечение прочности, обеспечение чистоты его внутренних поверхностей и как уже было сказано выше герметичности бака. Многократный контроль позволит обеспечить максимальную надежность изделию.
Все баки, как ёмкостные конструкции, работающие под ёмкостным давлением в процессе серийного производства проходят испытания на прочность и герметичность, которые носят автономный и комплексный характер. Для этого в технологическом процессе необходимо предусмотреть соответствующие этапы, которые позволят оценить качество всех ранее произведённых работ в их совокупности на специальных стендах по определённому регламенту, с соответствующим документированием результатов. По результатам этих испытаний принимают решение
о возможности продолжения дальнейшего исполнения изделия [3].
Библиографические ссылки
1. Андрюшкин А. Ю., Галинская О. О., Сигаев А. Б. Производство сварных конструкций в ракетно-космической технике : учеб. пособие / Балт. гос. техн. ун-т. СПб., 2015. 104 с.
2. Технология сборки и испытаний космических аппаратов : учебник / И. Т. Беляков [и др.]. М. : Машиностроение, 1990. 352 с.
3. Калинчев В. А., Комков М. А., Бакланов А. Г. Контроль и испытание в производстве баков : учеб. пособие / под ред. В. А. Калинчева. М. : Изд-во МГТУ, 1992. 58с.
References
1. Andryushkin A. Yu., Galinskaya O. O., Shigaev A. B. Production of welded structures in rocket and space technology : textbook / Balt. state. tech. un-t. SPb, 2015. 104 p.
2. Technology of assembly and testing of space vehicles: a textbook for higher technical educational institutions / I. T. Belyakov [et al.]. M. : Mechanical Engineering, 1990. 352 p.
3. Kalinchev V. A., Komkov M. A., Cormorants A. G. Control and testing in the production of tanks: A manual on course and diploma design ; Ed. V. A. Kalin-cheva. М. : MSTU Publishing House, 1992. 58 с.
© Луканов А. А., Олейников Е. П., 2017
