一种基于可变形芯模标准试验发动机药柱成型及脱模方法技术

本发明专利技术提供一种基于可变形芯模标准试验发动机药柱成型及脱模方法，包括如下步骤：采用热驱动形状记忆聚合物制备可变形芯模的初始直管；根据标准试验发动机药柱形状结构，制备可变形芯模；将可变形芯模与标准试验发动机壳体装配，并进行固体推进剂浇注、固化；将固化后的标准试验发动机置于预定温度的烘箱中，使可变形芯模升温变形恢复至初始直管，芯模与固体推进剂药柱分离并抽出，即完成了标准试验发动机药柱的成型。本发明专利技术采用基于热驱动的可变形芯模可以实现安全快速脱模，有效缩短装药周期，同时取代金属芯模，消除金属芯模脱模过程中因摩擦产生的安全隐患。中因摩擦产生的安全隐患。中因摩擦产生的安全隐患。

【技术实现步骤摘要】
一种基于可变形芯模标准试验发动机药柱成型及脱模方法


[0001]本专利技术涉及固体火箭发动机装药领域，具体涉及一种基于可变形芯模标准 试验发动机药柱成型及脱模方法。

技术介绍

[0002]整体式金属芯模是标准试验发动机药柱结构成型的关键部件。整体式结构 芯模为单一的结构件，为保证其形状通常采用实心设计。在装药脱模过程中， 整体式芯模采用单端强力牵引进行脱模，在操作过程易发生芯模与固体推进剂 相互摩擦，出现固体推进剂爆燃的情况，危险性极高。
[0003]形状记忆聚合物(Shape Memory Polymer，简称SMP)是一种新型的功能 高分子材料。在一定条件下，材料被赋予一定的形状(初始态)，当外部条件 发生变化时，它可相应地改变形状并将其固定(变形态)。如果外部环境以特 定的方式和规律再次发生变化，材料便可逆的恢复至初始态，形成
″
记忆起始 态
‑
固定变形态
‑
恢复起始态
″
的循环。根据外界条件驱动，可将形状记忆聚合 物分为：热驱动形状记忆聚合物、电驱动形状记忆聚合物、光驱动形状记忆聚 合物、磁场驱动形状记忆聚合物和溶液驱动形状记忆聚合物等。热驱动形状记 忆聚合物的驱动方法简单、直接有效，通常是由记忆成型构件原始形状的固定 相和随温度变化发生软化与硬化的可逆相组成，不但可以满足成型要求，同时 可以长时间保持结构稳定。采用热驱动形状记忆聚合物制作可变形芯模，与传 统的金属芯模相比，具有质量轻、便于操作、脱模不易发生摩擦且安全性高等 优点。国内已有许多专家采用热驱动形状记忆聚合物制作可变形芯模，如专利 CN201610247810.6公开了一种固体火箭发动机内孔燃烧药柱制备及安全快速脱 模工艺，该专利提出了采用热驱动形状记忆聚合物制备内孔燃烧药柱成型所需 的可变形芯模，其特征在于：在(40～48)℃可以保持变形态，在(52～60)℃ 可以恢复至初始态，变形能力不小于50％，可变形芯模壁厚在(2～10)mm之 间。其脱模过程主要是对可变形芯模进行加热刺激，当温度上升至(52～60) ℃，可变形芯模由变形态恢复至初始态，并与固体推进剂药柱分离，从而实现 芯模的快速脱模。
[0004]传统金属芯模在标准试验发动机装药脱模过程中存在一定的安全隐患。随 着形状记忆聚合物材料技术的发展，可变形芯模应用而生。基于热驱动的可变 形芯模是采用热驱动形状记忆聚合物制作而成，该芯模具有形状记忆、变刚度 的特点，能够在外界温度变化的刺激下改变形状以达到安全快速脱模的目的。 热驱动可变形芯模的刚度随温度显著变化，当温度高于形状记忆聚合物的玻璃 化转变温度时，芯模刚度较低，容易吹塑变形，可以设计形成变形态；当温度 低于形状记忆聚合物的玻璃化转变温度时，芯模刚度较高，可有效保持芯模工 作所需的变形态。专利CN201610247810.6公开了一种固体火箭发动机内孔燃烧 药柱制备及安全快速脱模工艺，该专利一方面只针对变形态为直管的可变形芯 模进行了固体发动机装药与脱模工艺研究，并未对一端大、一端小不同变形率 的可变形芯模进行装药与脱模工艺研究；另一方面该专利公开的可变形芯模在 (40～48)℃可以保持变形态，该温度范围并不满足标准试验发动机装药要 求。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种基于可变形芯模标准试验发动机药柱成型及脱模方法，采 用基于热驱动的可变形芯模可以实现安全快速脱模，有效缩短装药周期，同时 取代金属芯模，消除金属芯模脱模过程中因摩擦产生的安全隐患。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于可变形芯模标准试验发动机 药柱成型及脱模方法，包括如下步骤：
[0007]S1：采用热驱动形状记忆聚合物制备可变形芯模的初始直管；
[0008]S2：根据标准试验发动机药柱形状结构，制备可变形芯模；
[0009]S3：将可变形芯模与标准试验发动机壳体装配，并进行固体推进剂浇注、 固化；
[0010]S4：将固化后的标准试验发动机置于预定温度的烘箱中，使可变形芯模升 温变形恢复至初始直管，芯模与固体推进剂药柱分离并抽出，即完成了标准试 验发动机药柱的成型。
[0011]进一步地，所述S1初始直管长度为155mm～300mm，外径为 54mm～60mm，壁厚为2mm～5mm。
[0012]进一步地，所述S2中在温度为75℃
‑
100℃的环境中，对初始直管施加 0.02MPa
‑
0.1MPa的吹塑压力，使其变形为标准试验发动机装药所需的可变形芯 模，直管一端的变形率为0
‑
10％，另一段的变形率为80％
‑
100％。
[0013]进一步地，所述S3中可变形芯模与标准试验发动机壳体通过辅助工装装 配，所述辅助工装包括可变形芯模托盘、螺栓、连接法兰；所述可变形芯模托 盘上设置有深度2mm
‑
5mm、宽度2mm
‑
6mm、直径108mm
‑
114mm的圆形槽， 将可变形芯模一端嵌入该圆形槽内，防止芯模在固体推进剂浇注过程中发生位 移。
[0014]进一步地，所述S3中可变形芯模与标准试验发动机壳体的装配顺序为：
[0015]S31：将可变形芯模托盘与连接法兰通过4套螺栓连接固定；
[0016]S32：将标准试验发动机壳体与连接法兰通过螺纹装配拧紧；
[0017]S33：将可变形芯模嵌入可变形芯模托盘上的圆形槽内，并采用O形密封 圈将圆形槽与可变形芯模之间的空隙密封，防止装药时固体推进剂药浆渗入圆 形槽内；
[0018]S34：标准试验发动机与可变形芯模装配完成后，放置在温度为50
±
2℃的 烘箱中预热。
[0019]S35：将预热好的标准试验发动机放置在浇注缸中进行固体推进剂浇注， 在温度为50℃
‑
70℃的环境中固化，固化时间为168h
‑
360h，固化完成后，将标 准试验发动机的温度降至室温。
[0020]进一步地，所述S4中将完成固化的标准试验发动机由室温加热至75℃
‑ꢀ
80℃，升温速率为2.5℃/min
‑
10℃/min，标准试验发动机在温度为75℃
‑
80℃的 烘箱中放置0.5h
‑
2h，待可变形芯模与标准试验发动机药柱内壁分离，即可将可 变形芯模抽出，完成标准试验发动机药柱脱模。
[0021]本专利技术上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：
[0022]本专利技术提供一种基于可变形芯模标准试验发动机药柱成型及脱模方法，采 用基于热驱动的可变形芯模可以实现安全快速脱模，有效缩短装药周期，同时 取代金属芯模，消除金属芯模脱模过程中因摩擦产生的安全隐患。本专利技术制造 工艺简单，可重复使用，脱
模过程安全快速，可以有效缩短装药周期和降低生 产成本。
附图说明
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于可变形芯模标准试验发动机药柱成型及脱模方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：采用热驱动形状记忆聚合物制备可变形芯模的初始直管；S2：根据标准试验发动机药柱形状结构，制备可变形芯模；S3：将可变形芯模与标准试验发动机壳体装配，并进行固体推进剂浇注、固化；S4：将固化后的标准试验发动机置于预定温度的烘箱中，使可变形芯模升温变形恢复至初始直管，芯模与固体推进剂药柱分离并抽出，即完成了标准试验发动机药柱的成型。2.根据权利要求1所述的基于可变形芯模标准试验发动机药柱成型及脱模方法，其特征在于：所述S1初始直管长度为155mm～300mm，外径为54mm～60mm，壁厚为2mm～5mm。3.根据权利要求1所述的基于可变形芯模标准试验发动机药柱成型及脱模方法，其特征在于：所述S2中在温度为75℃
‑
100℃的环境中，对初始直管施加0.02MPa
‑
0.1MPa的吹塑压力，使其变形为标准试验发动机装药所需的可变形芯模，直管一端的变形率为0
‑
10％，另一段的变形率为80％
‑
100％。4.根据权利要求1所述的基于可变形芯模标准试验发动机药柱成型及脱模方法，其特征在于：所述S3中可变形芯模与标准试验发动机壳体通过辅助工装装配，所述辅助工装包括可变形芯模托盘、螺栓、连接法兰；所述可变形芯模托盘上设置有深度2mm
‑
5mm、宽度2mm
‑
6mm、直径108mm<...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁荣，韩秀洁，张风华，刘世鑫，王志军，李静，王哲，霍美玲，冯志宇，黄巴图，
申请(专利权)人：内蒙古航天红峡化工有限公司，
类型：发明
国别省市：