超宽幅小厚度误差钢板的成形与预应力展平方法技术

本发明专利技术公开了超宽幅小厚度误差钢板的成形与预应力展平方法，1.将窄幅厚钢板进行卷圆处理，并将窄幅厚钢板焊接，然后进行退火，形成厚壁圆筒坯料；2.用三旋轮数控旋压机将厚壁圆筒坯料旋压成薄壁圆筒；3.将厚壁圆筒坯料上的防转环切除，然后将上述薄壁圆筒剖开展平成超宽幅钢板，并将上述超宽幅钢板切割成薄壁圆饼钢板；4.将薄壁圆饼钢板在普通的真空保护或惰性气氛保护或涂料保护中进行退火处理。采用本方法对钢板进行加工，能使加工后的钢板满足现有大尺寸燃烧室壳体前封头和后封头的制造。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，1.将窄幅厚钢板进行卷圆处理，并将窄幅厚钢板焊接，然后进行退火，形成厚壁圆筒坯料；2.用三旋轮数控旋压机将厚壁圆筒坯料旋压成薄壁圆筒；3.将厚壁圆筒坯料上的防转环切除，然后将上述薄壁圆筒剖开展平成超宽幅钢板，并将上述超宽幅钢板切割成薄壁圆饼钢板；4.将薄壁圆饼钢板在普通的真空保护或惰性气氛保护或涂料保护中进行退火处理。采用本方法对钢板进行加工，能使加工后的钢板满足现有大尺寸燃烧室壳体前封头和后封头的制造。【专利说明】
本专利技术涉及火箭发动机燃烧室壳体封头专用钢板的加工
，具体地指一种火箭燃烧室壳体封头专用的。
技术介绍
固体火箭发动机是航天飞行器的动力装置，由燃烧室壳体、推进剂药柱、喷管、点火器等主要部分组成。燃烧室壳体是固体火箭发动机系统中的关键件，通过推进剂的燃烧为飞行器提供动力。燃烧室壳体由前封头、圆筒体和后封头等零部件焊接、热处理后机械加工而成。前封头、后封头是燃烧室壳体上重要的承力组件，并在前封头上安装有点火器和推力终止机构，在后封头上安装有喷管。 现有的上述前封头和后封头较小，采用标准宽度的钢板(钢板的宽度标准参见GB/T708《冷轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差》规定钢板的最大宽度为2000mm)即可实现前封头和后封头的制作。然后随着固体火箭发动机的发展，燃烧室壳体的前封头和后封头的尺寸不断变大，现有标准宽度的钢板已经不能满足前封头和后封头的制作，如何通过现有的窄幅厚钢板生产出制作前封头和后封头所需的超宽幅、小厚度误差的钢板，成为本行业亟待解决的问题。 【专利技术内容】 本专利技术的目的就是要提供一种，采用本方法对钢板进行加工，能使加工后的钢板满足现有大尺寸燃烧室壳体前封头和后封头的制造。 为实现此目的，本专利技术所设计的，其特征在于，它包括如下步骤: 步骤1:将宽度为B,厚度为长度为L的窄幅厚钢板进行卷圆处理,并将窄幅厚钢板的首尾进行焊接，然后进行退火处理，形成厚壁圆筒坯料，上述窄幅厚钢板的长度L为L ^ nd+Λ+100mm，其中，η为正整数，d为火箭发动机燃烧室壳体封头拉伸工艺设计要求的直径，Δ为窄幅厚钢板的首尾焊接、退火处理后焊缝的收缩量，上述退火处理能改善坯料材料后续旋压成形的工艺性能； 步骤2:在上述厚壁圆筒坯料上设置防转环，并用普通的三旋轮数控旋压机将上述厚壁圆筒坯料旋压成厚度、长度及周长均满足火箭发动机燃烧室壳体封头拉伸工艺设计要求的薄壁圆筒，上述防转环用于防止厚壁圆筒坯料在进行上述旋压处理时，相对于三旋轮数控旋压机出现旋转，步骤I中的窄幅厚钢板的宽度B为B彡(t^+ti2) + (t0D+t02) X (d+200)+50_，其中，I1为所述薄壁圆筒的厚度，t0为窄幅厚钢板的厚度，D为薄壁圆筒的内孔直径，d为火箭发动机燃烧室壳体封头拉伸工艺设计要求的直径； 步骤3:将厚壁圆筒坯料上的防转环切除，然后将上述薄壁圆筒剖开展平成长度SL1宽度为B1的超宽幅钢板，即利用旋压成形时在薄壁圆筒外壁产生的拉应力和内壁产生的压应力，在焊缝剖开后应力释放产生形变将薄壁圆筒自然展平为超宽幅钢板，以提高薄壁圆筒剖开展平效率和质量，并降低成本；然后将上述超宽幅钢板切割成直径满足火箭发动机燃烧室壳体封头拉伸工艺设计要求的薄壁圆饼钢板； 步骤4:将薄壁圆饼钢板在普通的真空保护或惰性气氛保护或涂料保护中进行退火处理，退火处理过程中对薄壁圆饼钢板加热到680°C?720°C并保温6h?8h，即得到成形且预应力展平后的超宽幅、小厚度误差钢板，上述处理能提高后续拉深成形材料的工艺性倉泛。 进一步地，所述窄幅厚钢板的厚度h与薄壁圆筒的厚度h的关系为25%((Vt1) ^t0X 100%^ 50%，以保证一道次旋压成形良好。 进一步地，所述窄幅厚钢板的首尾焊接处为直焊缝，该直焊缝采用等离子弧焊接设备焊接，这种方式不开直缝坡口，一次焊接成形，不需要探伤，不需要补焊，能显著提高加工及焊接效率； 进一步地，所述防转环固定套接与厚壁圆筒坯料外壁的一端。 进一步地，所述步骤I的退火处理中对首尾焊接后的窄幅厚钢板加热到550°C?580 °C 并保温 60min ?120min。 进一步地，所述步骤I中，将退火处理后形成的厚壁圆筒坯料的焊缝修磨成与厚壁圆筒坯料本体齐平，并将厚壁圆筒坯料内外表面清理干净，这样利于提高旋压成形的精度和质量。 进一步地，所述步骤2中，三旋轮数控旋压机的外径Cl1比薄壁圆筒的内孔直径D小I?1.5mm,以保证装模方便、成形可靠，所述三旋轮数控旋压机的外径(I1的圆柱度误差应不大于0.1mm,以保证旋压成形后薄壁圆筒的壁厚(即后续制成圆饼钢板的厚度)一致性误差不大于0.1mm ;采用三旋轮数控旋压机旋压成型后的薄壁圆筒的壁厚误差在±0.05mm。 进一步地，所述步骤3中将上述薄壁圆筒剖开展平的过程中，首先将薄壁圆筒从焊缝处剖开，剖开时先从薄壁圆筒的焊缝中间剖开，薄壁圆筒的焊缝两端留150?200mm暂时不剖开，然后将焊缝中间剖开的薄壁圆筒4用长度大于2.5倍薄壁圆筒4周长的软质尼龙绳捆绑后，然后将薄壁圆筒的焊缝两端150?200mm暂时未剖开的焊缝剖开，并逐渐松开软质尼龙绳，防止钢板弹跳伤人，让薄壁圆筒自然展平为超宽幅钢板。 进一步地，所述步骤3中将上述超宽幅钢板切割成直径满足火箭发动机燃烧室壳体封头拉伸工艺设计要求的薄壁圆饼钢板时，避开焊缝及距焊缝边缘15_以内的热影响区，以保证封头材料的良好拉深性能。 本专利技术的有益效果在于:采用窄幅厚钢板进行卷圆处理，并首尾焊接后旋压成形为超宽幅、小厚度误差薄钢板，满足了大尺寸的燃烧室壳体封头对钢板宽度和厚度误差的要求，解决了火箭发动机燃烧室壳体封头成形需要超宽幅、小厚度误差钢板的原材料供应难题。采用本专利技术所提供的方法进行超宽幅、小厚度误差钢板的成形与预应力展平加工，具有以下优点: 其一，利用旋压成形时在薄壁圆筒外壁产生的拉应力和内壁产生的压应力，在焊缝剖开后应力释放产生形变将薄壁圆筒自然展平，提高了薄壁圆筒展平效率和质量，并降低了加工成本； 其二，厚壁圆筒坯料直缝采用等离子弧焊接成型，不开坡口，一次焊接成形，不需要探伤，不需要补焊，加工及焊接效率高； 其三，本专利技术采用强力旋压成形钢板，厚度控制精确，误差小于±0.15mm。 【专利附图】【附图说明】 图1为厚壁圆筒坯料的结构示意图； 图2为超宽幅薄壁圆筒旋压后结构示意图； 图3为超宽幅薄壁圆筒中间切割及尼龙绳捆绑示意图； 图4为超宽幅薄壁圆筒两端切割后示意图； 图5为超宽幅薄壁圆筒预应力展平后示意图； 图6为超宽幅薄壁圆饼钢板切割后示意图。 其中，I一厚壁圆筒还料、2 —防转环、3—直焊缝、4一薄壁圆筒、5—软质尼龙绳、6一超宽幅钢板、7—薄壁圆饼钢板。 【具体实施方式】 以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明: 如图1?6所示: 实施例1:针对某飞行器直径为Φ1400_的火箭燃烧室壳体封头，火箭发动机燃烧室壳体封头拉伸工艺设计要求的直径d为Φ 1900mm，薄壁圆筒4的厚度I1为4.1mm，其超宽幅、小厚度误差钢板的成形与预应力展平过程如下: 步骤1:将宽度为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超宽幅小厚度误差钢板的成形与预应力展平方法，其特征在于，它包括如下步骤：步骤1：将宽度为B，厚度为t0，长度为L的窄幅厚钢板进行卷圆处理，并将窄幅厚钢板的首尾进行焊接，然后进行退火处理，形成厚壁圆筒坯料(1)，上述窄幅厚钢板的长度L为L≥nd+Δ+100mm，其中，n为正整数，d为火箭发动机燃烧室壳体封头拉伸工艺设计要求的直径，Δ为窄幅厚钢板的首尾焊接、退火处理后焊缝的收缩量；步骤2：在上述厚壁圆筒坯料(1)上设置防转环(2)，并用普通的三旋轮数控旋压机将上述厚壁圆筒坯料(1)旋压成厚度、长度及周长均满足火箭发动机燃烧室壳体封头拉伸工艺设计要求的薄壁圆筒(4)，上述防转环(2)用于防止厚壁圆筒坯料(1)在进行上述旋压处理时，相对于三旋轮数控旋压机出现旋转，步骤1中的窄幅厚钢板的宽度B为B≥(t1D+t12)÷(t0D+t02)×(d+200)+50mm，其中，t1为所述薄壁圆筒(4)的厚度，t0为窄幅厚钢板的厚度，D为薄壁圆筒(4)的内孔直径，d为火箭发动机燃烧室壳体封头拉伸工艺设计要求的直径；步骤3：将厚壁圆筒坯料(1)上的防转环(2)切除，然后将上述薄壁圆筒(4)剖开展平成长度为L1宽度为B1的超宽幅钢板(6)，即利用旋压成形时在薄壁圆筒外壁产生的拉应力和内壁产生的压应力，在焊缝剖开后应力释放产生形变将薄壁圆筒自然展平为超宽幅钢板，然后将上述超宽幅钢板(6)切割成直径满足火箭发动机燃烧室壳体封头拉伸工艺设计要求的薄壁圆饼钢板(7)；步骤4：将薄壁圆饼钢板(7)在普通的真空保护或惰性气氛保护或涂料保护中进行退火处理，退火处理过程中对薄壁圆饼钢板(7)加热到680℃～720℃并保温6h～8h，即得到成形且预应力展平后的超宽幅、小厚度误差钢板。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：韩庆波，黄丹妮，王华东，初敬生，余天雄，
申请(专利权)人：湖北三江航天江北机械工程有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42