一种多孔推进剂无溶剂压伸成型模具及压伸工艺的制作方法

本发明涉及一种推进剂无溶剂压伸成型模具及工艺，主要用于多孔装药的推进剂药柱成型，以满足导弹、火箭及其燃气发生器装药的装备需求。

背景技术：

多孔装药是枪炮发射药常用的装药药型，由于多孔装药成型过程中药料与模具之间的阻力较大，压机对模具腔体中的药料施加的压力大幅度增加，危险性高，导致至今没有实现三孔以上的双基和改性双基推进剂药柱无溶剂压伸成型。多孔枪炮发射药通常采用溶剂增加物料的流动性以降低模具中药料压力，获得目标装药后再除去溶剂，但药柱尺寸较大时内部溶剂很难完全去除，因此不能实现大尺寸多孔装药。固体推进剂一般采用多根单孔管状或毛刷式装药的形式达到多孔装药的工作效果。但是，多根装药内、外孔燃烧表面承受到燃烧室压力很难设计平衡，在燃烧结束前往往造成药柱碎裂，导致冲量降低，不能满足使用要求。

技术实现要素：

针对现有技术的不足和缺陷，本发明提供一种多孔模具及压伸工艺，可实现多孔改性双基推进剂装药的无溶剂压伸成型。

在压伸成型试验中，分析发现物料与模具之间的摩擦阻力是导致物料在安全压力下(小于12.5mpa)无法发生粘性流动的根本原因，所以，降低物料和模具之间的摩擦阻力是本发明研究创新的基本点。模具光洁度越高，物料与模具之间的摩擦力越小。硬度高的材料机械加工过程难度大，但光洁度比较容易满足设计要求。推进剂配方中通常有偏碱性的二号中定剂、铅盐、铜盐等催化剂，物料和模具之间的摩擦力因为物料的偏碱性发生了变化，导致无溶剂压伸多孔改性双基推进剂难以成型。为了解决物料与模具摩擦力的问题，本发明首次研究了一定压力和高温条件下，物料与相同光洁度的不同模具材质之间的摩擦力，发现光洁度为1.6μm调质处理的45#钢，在65-95℃及加压使用条件下摩擦力最小，因此选取其作为模具的材料。

按照常规工艺，利用上述模具进行了大量压伸成型试验，但即使压伸负荷接近安全极限压力15mpa也没有成功。多次试验中，发现从模具中不同部位的物料流动状态、表面光洁度不同，针对此问题，采用一种与推进剂物料主成分接近的软料，利用其流动性好的特点，进行接近实际使用条件的预压伸研究，出药压力负荷只有8-9mpa。使用专用软料预压伸过的模具，其表面光洁度一致，进行多孔改性双基推进剂装药压伸，试验一次使用成功，实现了无溶剂压伸复杂装药技术的突破。

本发明提供一种多孔改性双基推进剂无溶剂压伸成型模具，包括模座和模针，模针由模针架和n根模针组成，均按照常规模具设计及制造得到，其中n≥3；所述模具采用光洁度为1.6μm调质处理的45#钢车削加工而成。

本发明的预压伸工艺是实现物料与模具各方位摩擦力均匀的必须环节，采用主要成分与改性双基推进剂接近的常规工艺预压伸专用软料，压伸一次即可完成。软料质量百分比组成为：58％硝化棉、17％二硝基甲苯、17％邻苯二甲酸二丁酯、2％凡士林、3％二号中定剂和3％碳酸钙。压伸工艺具体操作步骤为：

(1)将80℃～90℃预压伸专用软料装入85℃～95℃模具，3～5mpa保压8～15min，加压至10mpa～12mpa将软料压出，保持出药速度稳定的出药平衡压力为8～11mpa；

(2)将80℃～90℃改性双基推进剂装入85℃～95℃模具，3～5mpa保压8～15min，加压至10mpa～12mpa，获得多孔改性双基推进剂装药。

本发明的优点在于：可实现多孔异形药柱的无溶剂压伸安全成型，其出药压力为8～11mpa，低于12.5mpa的压伸安全压力，保证产品质量同时保证安全。

附图说明

图1为推进剂无溶剂压伸成型模具示意图

图2为模针的剖面图

图3a、图3b为模座俯视图和剖面图

图4a、图4b分别为四孔改性双基推进剂目标物的立体图、剖面图

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步的解释说明。

实施例中，采用光洁度为1.6μm调质处理的45#钢，按常规模具设计及车削加工得到梅花状四孔模具，示意图见图1，模针如图2，模座如图3a、图3b，制备得到如图4a、图4b所示推进剂装药目标物。预压伸专用软料配方为：58％硝化棉、17％二硝基甲苯、17％邻苯二甲酸二丁酯、2％凡士林、3％二号中定剂和3％碳酸钙。

实施例1

将80℃～90℃保温好的预压伸专用软料装入85℃～95℃模具，3～5mpa保压8～15min，加压至10mpa～12mpa将软料压出，保持出药速度稳定的出药平衡压力为8～11mpa；预压伸结束后，保持模具温度90℃～95℃，将80℃～85℃改性双基推进剂3mpa保压10min，加压至10mpa～12mpa，压伸成型。出药平衡压力为10.5mpa，出料过程压力平稳，符合安全要求，产品药柱表面光滑，内部经x光探射观察结构密实，符合要求。

实施例2

将80℃～90℃保温好的预压伸专用软料装入85℃～95℃模具，3～5mpa保压8～15min，加压至10mpa～12mpa将软料压出，保持出药速度稳定的出药平衡压力为8～11mpa；预压伸结束后，保持模具温度90℃～95℃，将80℃～85℃改性双基推进剂在3mpa保压10min，加压至10mpa～12mpa压伸成型。出药平衡压力为11mpa，出料过程压力平稳，符合安全要求，产品药柱表面光滑，内部经x光探射观察结构密实，符合要求。

技术特征：

技术总结
本发明公开一种多孔推进剂无溶剂压伸模具及压伸工艺，主要解决现有多孔改性双基推进剂制备问题。本发明的模具采用光洁度为1.6μm调质处理的45#钢车削加工而成，利用该模具、预压伸工艺及常规工艺压伸专用软料完成。本发明适用于多孔的双基和改性双基推进剂装药。

技术研发人员：王江宁;裴江峰;宋秀铎;谢波;郑伟;张军;孙志刚;袁志锋;陈俊波
受保护的技术使用者：西安近代化学研究所
技术研发日：2017.08.31
技术公布日：2018.01.09