本發(fā)明屬于運載火箭零件加工領(lǐng)域，尤其是涉及一種火箭貯箱箱底熱處理方法及工裝。

背景技術(shù)：

1、運載火箭貯箱作為壓力容器用于存儲推進(jìn)劑，同時作為運載火箭的主要承力結(jié)構(gòu)，是運載火箭關(guān)鍵部件，而貯箱箱底作為封頭類產(chǎn)品其產(chǎn)品可靠性與輕量化指標(biāo)，直接影響貯箱的安全性和可靠性。傳統(tǒng)貯箱箱底由多塊瓜瓣拼焊而成，需要增加焊縫厚度以補充強度不足，制約貯箱輕量化指標(biāo)進(jìn)一步提升；同時，瓜瓣拼焊箱底工藝流程復(fù)雜，生產(chǎn)周期長，限制運載火箭的產(chǎn)能與經(jīng)濟(jì)性。因此新一代中型運載火箭開始采用整體旋壓成形貯箱箱底。但是國內(nèi)對于貯箱箱底整體旋壓成形的研究與制造仍處于起步階段，對于箱底整體成形后的熱處理形性調(diào)控技術(shù)的研究與應(yīng)用尚處于空白。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種火箭貯箱箱底熱處理方法及工裝，以解決上述技術(shù)問題。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

3、本發(fā)明提供一種火箭貯箱箱底熱處理工裝，包括底架、環(huán)狀內(nèi)撐和若干固定部件，所述環(huán)狀內(nèi)撐安裝在所述底架上，所述環(huán)狀內(nèi)撐外側(cè)抵在箱底內(nèi)壁上，用于在內(nèi)側(cè)對箱底形成支撐；所述固定部件沿圓周方向隔間設(shè)置在所述環(huán)狀內(nèi)撐外側(cè)，用于固定箱底開口邊緣。

4、進(jìn)一步的，所述環(huán)狀內(nèi)撐包括內(nèi)環(huán)件和外環(huán)件，所述內(nèi)環(huán)件和所述外環(huán)件同軸安裝在所述底架上，所述外環(huán)件直徑大于所述內(nèi)環(huán)件；所述外環(huán)件與所述內(nèi)環(huán)件之間固裝若干呈輻射狀分布的水平梁，用于提高環(huán)狀內(nèi)撐的強度。

5、進(jìn)一步的，所述固定部件包括固定座、升降裝置、第一卡件和一對第二卡件，所述固定座通過所述第一卡件和所述第二卡件固定在所述底架外緣；所述固定座上安裝所述升降裝置，所述底架外緣開設(shè)有用于避讓所述升降裝置的升降端的避讓槽；所述升降裝置的升降端開設(shè)有卡槽，箱底邊緣卡置在所述卡槽中進(jìn)行固定；

6、所述第一卡件卡裝在所述底架外緣；所述第一卡件包括第一卡板和第一螺桿，所述第一卡板安裝在所述第一螺桿頂端，所述第一螺桿底端固裝在所述固定座上；

7、所述第二卡件卡裝在所述底架的邊沿上；所述第二卡件包括第二卡板和第二螺桿，所述第二螺桿底端通過滑塊滑動安裝在所述固定座頂部的t型槽中，頂端安裝第二卡板。

8、本發(fā)明提供一種火箭貯箱箱底熱處理方法，包括以下步驟：

9、s1、對試驗工件進(jìn)行噴淋淬火試驗，并根據(jù)試驗工件不同位置的直徑收縮情況，劃分若干加工區(qū)域；

10、s2、根據(jù)箱底類型確定環(huán)狀加工區(qū)域的處理工序；

11、s3、按照s2中確定的處理工序進(jìn)行噴淋淬火處理。

12、進(jìn)一步的，s1中，所述環(huán)狀加工區(qū)域包括頂蓋區(qū)域、圓環(huán)區(qū)域、叉形環(huán)區(qū)域和直線段區(qū)域。

13、進(jìn)一步的，s2中，確定處理工序的方法為：

14、s21、判斷箱底有無底孔；

15、s22、若箱底有底孔，則按照叉形環(huán)區(qū)域、圓環(huán)區(qū)域、頂蓋區(qū)域的順序進(jìn)行噴淋，其中，圓環(huán)區(qū)域的噴淋與叉形環(huán)區(qū)域間隔3-5s；

16、若箱底無底孔，則按照叉形環(huán)區(qū)域、頂蓋區(qū)域、圓環(huán)區(qū)域的順序進(jìn)行噴淋，其中，頂蓋區(qū)域的噴淋與叉形環(huán)區(qū)域間隔3-5s，圓環(huán)區(qū)域的噴淋與頂蓋區(qū)域間隔3-5s。

17、進(jìn)一步的，s3中，各個區(qū)域的淬火時長的總和小于等于最大淬火轉(zhuǎn)移時間和箱底實際轉(zhuǎn)移時間的差值。

18、進(jìn)一步的，最大淬火轉(zhuǎn)移時間為15-40s。

19、進(jìn)一步的，s3中，采用旋壓放量的方式補償箱底直線段區(qū)域的形變，旋壓軌跡為漸開式；若箱底為無底孔箱底，則還需要采用工裝對箱底大口端進(jìn)行固定。

20、進(jìn)一步的，直線段區(qū)域的偏離程度b根據(jù)如下公式進(jìn)行計算：

21、b=ki+b；

22、其中，b為偏離程度，i為直線度長度，k為比例系數(shù)，b為初始偏離程度；

23、直線段區(qū)域末端位置的偏離程度根據(jù)旋壓后的收縮情況確定，計算公式如下：

24、b=α×d×（k1-k2）；

25、其中，α為材料的熱膨脹系數(shù)，d為產(chǎn)品直徑，k1為加熱溫度，k2為室溫溫度。

26、相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述的一種火箭貯箱箱底熱處理方法及工裝，具有以下有益效果：

27、本發(fā)明提供的火箭貯箱箱底熱處理方法，根據(jù)噴淋淬火冷卻特點，結(jié)合貯箱箱底的結(jié)構(gòu)剛度特點，通過合理的淬火工序及工藝參數(shù)，控制箱底不同區(qū)域的冷卻收縮順序，使箱底收縮形變累積至余量較大位置，并利用工裝對直線段區(qū)域進(jìn)行定型，實現(xiàn)貯箱箱底熱處理變形可控，確保箱底大口端難加工區(qū)域淬火后變形程度小于0.3%，填補了針對箱底整體成形后的熱處理方法的技術(shù)空白。

技術(shù)特征：

1.一種火箭貯箱箱底熱處理工裝，其特征在于，包括底架、環(huán)狀內(nèi)撐和若干固定部件，所述環(huán)狀內(nèi)撐安裝在所述底架上，所述環(huán)狀內(nèi)撐外側(cè)抵在箱底內(nèi)壁上，用于在內(nèi)側(cè)對箱底形成支撐；所述固定部件沿圓周方向隔間設(shè)置在所述環(huán)狀內(nèi)撐外側(cè)，用于固定箱底開口邊緣。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種火箭貯箱箱底熱處理工裝，其特征在于，所述環(huán)狀內(nèi)撐包括內(nèi)環(huán)件和外環(huán)件，所述內(nèi)環(huán)件和所述外環(huán)件同軸安裝在所述底架上，所述外環(huán)件直徑大于所述內(nèi)環(huán)件；所述外環(huán)件與所述內(nèi)環(huán)件之間固裝若干呈輻射狀分布的水平梁，用于提高環(huán)狀內(nèi)撐的強度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種火箭貯箱箱底熱處理工裝，其特征在于，所述固定部件包括固定座、升降裝置、第一卡件和一對第二卡件，所述固定座通過所述第一卡件和所述第二卡件固定在所述底架外緣；所述固定座上安裝所述升降裝置，所述底架外緣開設(shè)有用于避讓所述升降裝置的升降端的避讓槽；所述升降裝置的升降端開設(shè)有卡槽，箱底邊緣卡置在所述卡槽中進(jìn)行固定；

4.一種使用如權(quán)利要求1所述的火箭貯箱箱底熱處理工裝的熱處理方法，其特征在于，包括以下步驟：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的熱處理方法，其特征在于，s1中，所述環(huán)狀加工區(qū)域包括頂蓋區(qū)域、圓環(huán)區(qū)域、叉形環(huán)區(qū)域和直線段區(qū)域。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱處理方法，其特征在于，s2中，確定處理工序的方法為：

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的熱處理方法，其特征在于，s3中，各個區(qū)域的淬火時長的總和小于等于最大淬火轉(zhuǎn)移時間和箱底實際轉(zhuǎn)移時間的差值。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的熱處理方法，其特征在于，最大淬火轉(zhuǎn)移時間為15-40s。

9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的熱處理方法，其特征在于，s3中，采用旋壓放量的方式補償箱底直線段區(qū)域的形變，旋壓軌跡為漸開式；若箱底為無底孔箱底，則還需要采用工裝對箱底大口端進(jìn)行固定。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的熱處理方法，其特征在于，直線段區(qū)域的偏離程度b根據(jù)如下公式進(jìn)行計算：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種火箭貯箱箱底熱處理方法，包括以下步驟：S1、對試驗工件進(jìn)行噴淋淬火試驗，并根據(jù)試驗工件不同位置的直徑收縮情況，劃分若干加工區(qū)域；S2、根據(jù)箱底類型確定環(huán)狀加工區(qū)域的處理工序；S3、按照S2中確定的處理工序進(jìn)行噴淋淬火處理。本發(fā)明根據(jù)噴淋淬火冷卻特點，結(jié)合貯箱箱底的結(jié)構(gòu)剛度特點，通過合理的淬火工序及工藝參數(shù)，控制箱底不同區(qū)域的冷卻收縮順序，使箱底收縮形變累積至余量較大位置，并利用工裝對直線段區(qū)域進(jìn)行定型，實現(xiàn)貯箱箱底熱處理變形可控，確保箱底大口端難加工區(qū)域淬火后變形程度小于0.3%，填補了針對箱底整體成形后的熱處理方法的技術(shù)空白。

技術(shù)研發(fā)人員：渠福泉,王賀,劉憲力,關(guān)正坤,胡德友,殷偉,王朔,竇鵬程,尚洪帥,趙鴻飛,張杰,房浩弟,海明洋,王衛(wèi)鑫,陳樂樂,田恕,韓晉,劉英杰,李智,王振奎,李學(xué)良,劉賀然,劉靜
受保護(hù)的技術(shù)使用者：天津航天長征火箭制造有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2