拔出速率对产品工艺性能的影响

真空喷淋结束后，采用插管加压法将药浆压入发动机壳体内。加压完毕后，使用专用起吊工具拔出加压插管，通过控制插管拔出速率使插管内药浆在成型块内充分流平。试验过程中，样机01、02、03 分别使用15 min、10 min、5 min 的拔出时间匀速将加压插管拔出，采用净长度为400 mm 的加压插管，每拔出50 mm记录对应的药浆黏度，以此表征插管拔出速率与黏度的对应关系。复合固体推进剂黏度难以实现连续检测，因此需通过推进剂的黏度增长拟合曲线，确定拔出点对应的黏度值。

在拟合曲线中，x 轴表示测试时间，y 轴表示黏度，R2 表示拟合程度，R2 值越高，拟合越精准。结果如下：

样机01：y＝0.142x2-23.87x+14 390

式中 σ1（t）——新混凝土横截面上的应力，Pa；

F1（t）——新混凝土横截面上的拉力，N；

A1——新混凝土横截面面积，m2；

M1（t）——新混凝土横截面上的弯矩，N·m；

I 1——对应新混凝土横截面形心主轴的截面惯性矩；

yn——距新混凝土横截面形心轴的距离，m。

老混凝土横截面上的应力为

样机02：y＝0.038x2+13.52x+11 947

样机03：y＝0.131x2-7.976x+11 296(www.xing528.com)

式中 σ2（t）——老混凝土横截面上的应力，Pa；

F2（t）——老混凝土横截面上的压力，N；

A2——老混凝土横截面面积，m2；

M2（t）——老混凝土横截面上的弯矩，N·m；

I2——对应老混凝土横截面形心主轴的截面惯性矩；

y0——距老混凝土横截面形心轴的距离，m；

其中

根据插管加压浇铸工艺要求，下料结束20 min 后开始拔出插管，根据样机总计下料时间及式（1）、式（2）、式（3），得出插管每拔出50 mm 用时与黏度的对应关系，结果如表2 所示。

表2　插管拔出耗时与黏度的对应表

将式（8-14）和式（8-15）分别代入式（8-12）和式（8-13），得到

由表2 可知，插管浇铸结束后至拔出插管阶段，三个样机药浆黏度均增长至15 000 Pa·s 以上，黏度越大，流平性越差，需降低插管拔出速率，以延长药浆在成型块内的流平时间，使药浆能够回填充实成型块内部空间，确保发动机装药内型面。样机03 插管拔出耗时最短，平均拔出速率约为80 mm／min，药浆黏度增长梯度约为30 Pa·s，但由于此时药浆黏度已经较大，拔出速率太快导致药浆被拉扯出成型块内孔，导致气体裹入，流平时间不够，形成气孔。样机01 拔出耗时15 min，平均拔出速率约为26.7 mm／min，其药浆黏度增长速率最快，插管每拔出50 mm，黏度增长梯度约120 Pa·s，插管拔出时间越长，黏度增长越快，导致流平性更差，成型块内药浆易裹气，不能使发动机封头结构充实。样机02的插管拔出速率较为合适，产品质量得到保障。