Способ изготовления оболочки антенного обтекателя из кварцевой керамики и установка для его осуществления
Владельцы патента RU 2714162:
Общество с ограниченной ответственностью "Пром Композит" (ООО "Пром Композит") (RU)
Группа изобретений относится к области ракетной техники, преимущественно антенных обтекателей из кварцевой керамики и может быть использована в других отраслях промышленности. Техническим результатом является повышение механических, радиотехнических характеристик антенных обтекателей, технологичности изделий из кварцевой керамики. Способ включает приготовление водного шликера кварцевого стекла. Формование заготовки методом шликерного литья в высокоточной литьевой форме. При этом литьевую форму предварительно вакуумируют. Сушку сырца осуществляют в течение 3-4 часов при 100-150°С. Спекают при 1000-1200°С. Осуществляют пропитку этилсиликатом, затем выдерживают в водном аммиачном растворе, просушивают при комнатной температуре 24 часа, затем помещают в печь на 2-4 часа при 150-200°С. После чего инерционно охлаждают до комнатной температуры. Установка для реализации способа содержит литьевую форму, включающую высокоточную влагопоглощающую матрицу и сердечник, выполненный из пассивного материала, узлы их взаимной соосной установки, а также систему подачи и подпитки шликера, сообщающуюся с литьевой формой с помощью подводящей магистрали. При этом установка снабжена вакуумной системой, сообщающейся с литьевой формой со стороны носовой части сердечника. Литьевая форма с обеих торцевых сторон герметизирована фланцами. Сердечник со стороны основания выполнен с множеством отверстий по периферии, количество которых по сумме площадей сечений приближено к площади сечения подводящей магистрали шликера. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Группа изобретений относится к области ракетной техники, преимущественно к изготовлению антенных обтекателей из кварцевой керамики, может быть использовано в других отраслях промышленности.
Из уровня техники известен способ получения изделий из кварцевой керамики (Ливийский Ю.Е., Суздальцев Е.И. Кварцевая керамика и огнеупоры. Том 2. Материалы, их свойства и области применения: Справочное издание. Под редакцией Ливийского Ю.Е. - М.: Теплоэнергетик, 2008), включающий приготовление водного шликера кварцевого стекла, введение в шликер добавки нитрида бора BN вколичестве 0,5÷0,7 мас. %, формование заготовок методом водного шликерного литья в гипсовые формы, сушку заготовок и их обжиг при температурах 1100÷1175°С.
К недостаткам этого способа следует отнести то, что введение добавок BN в шликер существенно ухудшает его литейные свойства и как следствие увеличивает пористость отформованных заготовок. Кроме того, к самой добавке BN предъявляются высокие требования по чистоте, так как даже снижение температуры обжига до 1100°С нередко приводит к образованию кристобалита.
Известен способ изготовления оболочки антенного обтекателя из кварцевой керамики (Патент РФ №2345970, опубликованный 10.02.2009 по рубрикам МПК С04В 35/14, С04В 41/84), включающий шликерное литье водной суспензии в гипсовую форму, сушку отформованной заготовки на воздухе в течение 72 часов, дополнительную сушку при температуре 500±600°С в течение 3-5 часов, пропитку кремнийорганической смолой с последующей полимеризацией при температуре 220±350°С в течение 4-5 часов, последующую механическую обработку заготовки алмазным кругом в размер, которую затем термообрабатывают при температуре 700±900°С в течение 4-6 часов и повторно пропитывают кремнийорганической смолой и полимеризуют.
К недостаткам этого способа относится то, что прочность полученной заготовки, имеющей исходную пористость порядка 12-14%, обеспечивается только за счет ее пропитки кремнийорганической смолой, в результате чего образуется молекула полимера пространственного строения, химически связанного с кварцевой керамикой. Предложенная в способе термообработка при температурах 700±900°С предназначена только для удаления полимера и не обеспечивает спекания материала заготовки до необходимого уровня прочности (прочность при изгибе менее 30 МПа). При эксплуатации изделий, особенно при температурах 900°С, происходит термоокислительная деструкция кремнийорганической смолы, т.е. нарушение химической связи частиц кварцевой керамики, при отсутствии достаточного физического сцепления, следствием чего является недостаточная конструкционная прочность изделий. При этом темпы нагрева изделий значительно превосходят 1,5°С/мин, что по утверждению авторов может привести к разрушению изделия из-за интенсивного удаления из него летучих веществ - продуктов термоокислительной деструкции.
Кроме того, к недостаткам способа относится:
- недостаточная точность получаемой в процессе шликерного литья заготовки, увеличенные допуски по толщине заготовки (толщина заготовки, не менее 20 мм) ведут к необходимости ее последующей механической обработки в размер и, соответственно, к возможному появлению концентраторов напряжения и дополнительному снижению прочности оболочки;
- значительная влажность и неоднородность структуры по высоте и диаметру, что требует повышенной температуры и длительного процесса сушки заготовки, вследствие чего возникают напряжения при усадке материала;
- значительная неоднородность структуры готового изделия по высоте и диаметру, вызванная повышенной пористостью полученной заготовки, при этом неоднородность еще возникает вследствие длительного набора черепка, так как взвешенные частицы в шликере оседают;
- длительный цикл изготовления, включающий операции неоднократной сушки отформованных заготовок при ограничении скорости роста температуры не более 1,5°С/мин на 1 мм толщины оболочки, механической обработки, многократной пропитки кремнийорганической смолой.
Известно техническое решение по патенту РФ №2515737, опубликованному 20.05.2014 по рубрикам МПК С04В 35/14, С04В 41/84, где заявлен способ изготовления изделий из кварцевой керамики, включающий шликерное литье водной суспензии в гипсовую форму, сушку отформованной заготовки, ее пропитку кремнийорганической смолой, механическую обработку заготовки в размер, повторную ее пропитку кремнийорганической смолой и полимеризацию. Сушку отформованной заготовки производят при температуре 120-150°С в течение 1-2 часов. После пропитки заготовки кремнийорганической смолой осуществляют ее термообработку при температурах 1000-1200°С в течение 1-4 часов.
В данном способе сокращен цикл изготовления изделия за счет упрощения процедуры сушки. Однако, другие недостатки аналогичны предыдущему аналогу.
В патенте РФ №2639548, опубликованном 21.12.2017 по индексу МПК H01Q 1/42, заявлен способ получения антенных обтекателей ракет из кварцевой керамики, включающий формование керамической оболочки методом шликерного литья из водной суспензии кварцевого стекла в гипсовой форме, сушку, обжиг и механическую обработку алмазным инструментом, герметизацию и упрочнение оболочки органополимером, радиодоводку, сборку оболочки с металлическим шпангоутом при помощи герметика.
В данном способе особое внимание уделено созданию влагозащитного покрытия наружной поверхности керамической оболочки с оптимизацией технологии нанесения и глубины пропитки органополимерами.
В патенте РФ №2644453, опубликованном 12.02.2018 по индексу МПК H01Q 1/42, заявлена группа изобретений «Антенный обтекатель ракеты из кварцевой керамики и способ его изготовления». Способ включает формование керамической заготовки методом шликерного литья в гипсовой форме из водного шликера кварцевого стекла с содержанием SiO2 не менее 99,9% при влажности 13-16% полидисперсного зернового состава с размером частиц в пределах 0,1-500 мкм, спекание оболочки по режиму, исключающему образование в материале кристаболита до плотности 1,97-2,01 г/см, после чего производят механическую обработку изделия алмазным инструментом до заданных параметров и толщины стенки с утолщением в зоне шпангоута и носка, а также нанесение и пропитку пористой оболочки органополимером, например, ТМФТ. МФСС-8, по внутренней поверхности и фторопластовыми или кремнийорганическими эмалями по наружной поверхности до общей толщины не более 0,1 X. В данном техническом решении, также как и в предыдущем, уделено особое внимание нанесению наружного влагозащитного покрытия оболочки, а также механической обработке изделия.
В качестве прототипа нового способа изготовления оболочки антенного обтекателя из кварцевой керамики выбран патент РФ №2515737.
В патенте РФ №2452618, опубликованном 10.06.2012 по индексу МПК В28В 1/26, заявлено устройство для формования керамических изделий из водных шликеров, которое содержит влагопоглощающую матрицу, пассивный сердечник, узлы их взаимной соосной установки, систему подачи и подпитки шликера с подпиточными емкостями, литниковое кольцо и заливочный штуцер. Контуры формующих поверхностей матрицы и сердечника выполнены, исходя из условия постепенного уменьшения зазора между ними к носку на 2-4 мм, сердечник размещен относительно литникового кольца с зазором 2-3 мм. Литниковое кольцо установлено в матрице по цилиндрической посадке. В литниковом кольце имеется сообщающаяся с заливочной полостью матрицы круговая полость, у которой внутренняя боковая стенка выполнена с уклоном в сторону сердечника, а торец литникового кольца расположен в зоне влагопоглощающей матрицы.
В данном изобретении заявлено улучшение качества изделий с уменьшением припуска на механическую обработку. Таким образом, как и в аналогах по способу, изготовление изделия требует механической обработки, что затрудняет получение качественного обтекателя, включая его возможное растрескивание.
Патент РФ №2452618 выбран за прототип нового устройства - установки для изготовления оболочки антенного обтекателя из кварцевой керамики.
Заявляемая группа изобретений направлена на получение изделия антенного обтекателя, где не требуется механической обработки отформованных заготовок и обеспечивается высокое заданное качество антенного обтекателя.
Задачей и техническим результатом настоящего изобретения является повышение механических, радиотехнических характеристик антенных обтекателей, технологичности изделий из кварцевой керамики. Достижением новой технологии является также экономический результат за счет уменьшения времени производственного цикла и себестоимости изделий из кварцевой керамики, снижение брака и скрытых дефектов.
Задача решается способом изготовления оболочки антенного обтекателя из кварцевой керамики, включающим приготовление водного шликера из кварцевого стекла, формование заготовки методом водного шликерного литья в гипсовой форме, сушку отформованной заготовки, ее термообработку, пропитку кремнийорганическим веществом и полимеризацию, в котором, в отличие от прототипа, шликерное литье проводят в высокоточной по заданному размеру будущей детали оболочки антенного обтекателя литьевой форме, которую предварительно вакуумируют, после затвердения шликера в литьевой форме и выемки из литьевой формы сырец заготовки сушат в течение 3-4 часов при температуре 100-150°С, спекают при температуре 1000-1200°С, далее производят пропитку заготовки путем погружения в ванну с этилсиликатом на 2-4 часа, после чего помещают в водный аммиачный раствор с концентрацией 1-4.5% на период от 36 до 72 часов, после извлечения из ванны с аммиачным раствором просушивают при комнатной температуре в течение суток, затем помещают в печь на 2-4 часа с температурой 150-200°С, после извлечения из которой происходит инерционное охлаждение до комнатной температуры.
Установка для осуществления способа изготовления антенного обтекателя из кварцевой керамики содержит литьевую форму, включающую гипсовую влагопоглощающую матрицу и сердечник, выполненный из пассивного материала, узлы их взаимной соосной установки, а также систему подачи и подпитки шликера, сообщающуюся с литьевой формой с помощью подводящей магистрали. Новая установка, в отличие от прототипа, снабжена вакуумной системой, сообщающейся с литьевой формой со стороны носовой части сердечника, вставленного во влагопоглощающую матрицу, выполненной высокоточной, в которой участок для формирования носовой части обтекателя выполнен в виде усеченного конуса с выточенным при вершине контуром носовой части обтекателя. Данный участок влагопоглощающей матрицы предназначен для точной соосной установки сердечника в матрице, а также для герметизации литьевой формы перед заливкой (с помощью пробки выполненной из пористого материала). Литьевая форма с обеих торцевых сторон зафиксирована фланцами, при этом основание сердечника выполнено с множеством отверстий по периферии, количество которых по сумме площадей сечений приближено к площади сечения подводящей магистрали шликера. Высокая точность влагопоглощающей матрицы достигается с помощью съемного юстировочного устройства, для чего используется поверенный оптический визир, например, микроскоп.
Указанный технический результат достигается тем, что использование в процессе литья вакуума позволяет сократить время набора массы до 60-45 мин, получать равномерную и равноплотную структуру материала оболочки, обеспечить бесконтактный разъем литьевой формы.
Предпочтительно использовать вакуум предельно остаточным давлением 0,15-0,05 кгс/см2.
Пропитка заготовки этилсиликатом в течение 2-4 часов обусловлена глубиной пропитки (влияет на будущую прочность материала), может обеспечить глубину пропитки 0,2-0,8 мм.
Применение водного аммиачного раствора 1-4.5% обеспечивает оптимальный гидролиз этилсиликата (оптимальный по составу, состоянию, физическим и технологическим свойствам связующий раствор, что определяет прочность оболочковых форм). При этом период такой обработки составляет от 36 до 72 часа обеспечивает полноту протекания реакции. Причем, более 72 часов уже не требуется ввиду отсутствия первичного этилсиликата в заготовке на большей глубине.
Термообработка в печи в течение 2-4 часов при 150-200°С достаточна для получения качественного отформованного изделия.
В результате пропитки происходит закрытие пор в оболочке антенного обтекателя, а также увеличение прочности дисперсного материала оболочки на 10-20% за счет объединения в пространственные структуры молекулы SiO2 при гидролизе этилсиликата.
Изготовление и юстировка технологической оснастки с гипсовой высокоточной матрицей, изготовленной с учетом усадки кварцевой керамики, обеспечивает заданный номинальный размер полученного изделия (±0.1 мм), исключив этап механической обработки, и как следствие, образование микротрещин, которые получаются в способах с механической обработкой.
Подбор указанных технологических режимов сушки отформованной заготовки, ее термообработки и пропитки этилсиликатом с последующей полимеризацией обеспечивает сокращенный оптимальный цикл изготовления заданной детали и, как результат, получение готовой детали в размер без дальнейшей механической обработки.
Для реализации предложенного способа изготовления оболочки антенного обтекателя из кварцевой керамики используется оснастка, которая схематично представлена на чертежах.
На Фиг. 1 представлена в разрезе конструкция технологической оснастки дляизготовлении высокоточной влагопоглощающей матрицы.
На Фиг. 2 - чертеж, поясняющий в разрезе конструкцию установки для обеспечения процесса изготовления оболочки антенного обтекателя, подготовленную к заливке шликером.
На фигурах 1 и 2 обозначены:
1 - корпус литьевой формы;
2 - влагопоглощающая гипсовая матрица;
3 - матрица внешнего контура оболочки антенного обтекателя;
4 - болт фиксации матрицы 3;
5 - матрица, формирующая участок для точной установки юстировочного приспособления, соосной установки сердечника и точной установки матрицы 10 носика с герметизацией литьевой формы;
6 - прижимная пластина с отверстием для фиксации матрицы 5 и (или) юстировочного приспособления;
7 - крепление - болты для фиксации прижимной пластины 6;
8 - сердечник, образующий матрицу внутреннего контура оболочки антенного обтекателя;
9 - распределительные заливочные отверстия (обозначены осями);
10 - матрица носика оболочки антенного обтекателя (изготавливается из пористого материала);
11 - герметизирующий фланец со стороны носика будущего изделия;
12 - вакуумный штуцер;
13 - герметизирующий заливочный фланец;
14 - крепление сердечника 8 к корпусу 1;
15 - котировочный винт;
16 - крепление герметизирующего заливочного фланца 13 к корпусу 1;
17 - шаровой кран; 18-шланг;
19 - заливочная емкость.
В соответствии с Фиг. 1 для подготовки высокоточной матрицы используется литьевая форма, содержащая корпус 1, представляющий собой цилиндрическую емкость, внутри которой формируется влагопоглощающая гипсовая матрица 2 по матрице 3 для образования внешнего контура оболочки антенного обтекателя. Матрица 3 и сердечник 8 выполнены из пассивного материала, например, из алюминия. Болты фиксации 4 (на Фиг. 1 в разрезе конструкции показаны два болта, симметрично расположенные относительно оси всей конструкции по периферии основания корпуса 1) обеспечивают установку основания матрицы 3 с креплением к основанию корпуса 1.
Количество болтов фиксации 4, расположенных на равных расстояниях относительно друг друга по выступающей части основания корпуса обусловлено целесообразностью технологических условий для обеспечения точной установки и общими размерами литьевой формы для изготовления заданного размера изделия - оболочки антенного обтекателя. Такие же технологические условия применены для количества креплений - болтов 7,14 и 16 (Фиг. 2).
Матрица 5 формирует участок для точной установки юстировочного приспособления, соосной установки сердечника и точной установки матрицы носика 10 с герметизацией литьевой формы. Данный участок образован в толще гипсовой влагопоглощающей гипсовой матрицы 2 со стороны носовой части будущей оболочки в виде усеченного конуса с выточенным при вершине контуром носовой части оболочки антенного обтекателя. Матрица 5 - деталь конической формы изготовлена из пассивного материала, например алюминия, основание конуса при этом находится на одной высоте с корпусом 1 и выше влагопоглощающей гипсовой матрицы 2 на 10-15 мм и прижимается к матрице 3 прижимной пластиной 6 с отверстием для фиксации матрицы 5 и крепится к корпусу 1 креплением 7 - болтами для фиксации прижимной пластины 6.
Согласно Фиг. 2 во внутреннюю полость подготовленной технологической оснастки (согласно Фиг. 1), из которой удалены матрица 3, а также матрица 5 и прижимная пластина 6, установлен сердечник 8, образующий матрицу внутреннего контура оболочки антенного обтекателя. В образованный конусный участок устанавливается юстировочное приспособление (на чертеже не показано) - оптический визир, например, микроскоп, вставленный соосно в деталь типа усеченный конус. Юстировочное устройство фиксируется в необходимом положении прижимной пластиной 6 и болтами 7. После окончания котировочных работ, с помощью котировочных винтов 15 сердечник 8 окончательно фиксируется к корпусу 1 болтами 14. Затем вместо юстировочного устройства устанавливается матрица 10 носика оболочки, которая фиксируется герметизирующим фланцем 11 со штуцером 12 болтами 7. Минимальное количество котировочных винтов 15 должно быть три, а большее количество может быть целесообразно при изготовлении соответствующего изделия.
Основание сердечника 8 выполнено с расширенной технологической периферией, используемой для закрепления с корпусом 1, и в которой выполнены распределительные заливочные отверстия 9, количество которых по сумме площадей сечений приближено к площади сечения подводящей магистрали шликера. К корпусу 1 литьевой формы со стороны основания сердечника 8 крепится герметизирующий заливочный фланец 13 с помощью крепления 16. Герметизирующий заливочный фланец 13 сообщается с шаровым краном 17, который через шланг 18 сообщается с заливочной емкостью 19.
Процесс изготовления оболочки антенного обтекателя из кварцевой керамики происходит следующим образом: предварительно изготавливается технологическая оснастка, одной из основных частей которой является высокоточная гипсовая влагопоглощающая гипсовая матрица 2, расположенная в корпусе 1. Внутренняя поверхность гипсовой матрицы 2 формируется матрицей 3 внешнего контура оболочки (Фиг. 1), изготовленной, предпочтительно, из алюминия, на станке с числовым программным управлением (ЧПУ), и с высокой точностью повторяющим контур формы внешнего контура оболочки антенного обтекателя. После формирования внешнего контура оболочки на место матрицы 3 вставляется сердечник 8, изготовленной, предпочтительно, из алюминия, на станке с ЧПУ, и с высокой точностью повторяющим контур формы внутренней оболочки антенного обтекателя. Сердечник 8 прочно фиксируется креплениями 14 с корпусом 1.
В результате установки сердечника 8 между его поверхностью и внутренней полостью гипсовой формы матрицы 2 образуется фигурная полость для формирования заданной формы оболочки антенного обтекателя с добавлением по основанию удаляемой технологической части.
Вместо матрицы 10 носика оболочки при подготовке к заливке шликера устанавливается юстировочное приспособление (на чертеже не показано), которое фиксируется в необходимом положении прижимной пластиной 6 со стороны носика будущего изделия креплением - болтами 7. Юстировка производится винтами 15. После окончания котировочных работ сердечник 8 фиксируется болтами 14 к корпусу 1, устанавливается матрица 10 (вместо юстировочного приспособления), что фиксируется герметизирующим фланцем 11 с вакуумным штуцером 12.
После завершения юстировки технологическую оснастку готовят к процессу заливки шликера из кварцевой керамики. Вначале устанавливается заливочный герметизирующий фланец 13 с шаровым краном 17 со стороны основания сердечника 8 внутреннего контура и крепится к корпусу 1 болтами 16.
Шаровой кран 17 обеспечивает регулирование поступления шликера по шлангу 18 из заливочной емкости 19. Готовится шликер из кварцевого стекла. Перед заливкой шликера и в процессе набора его массы с помощью вакуумного устройства (на чертеже не показано) через штуцер 12 удаляется воздух из литьевой формы. Из внутренней полости технологической оснастки через вакуумный штуцер 12 перед заливкой шликера откачивается воздух до разряжения 0,05-0,15 кгс/см2.
Затем установка переворачивается в вертикальной плоскости на 180° шаровым краном 17 вверх и одновременно заливочная емкость 19 со шликером перемещается в положение над технологической оснасткой для заполнения шликером шланга 18, соединенного с краном 17, при этом заливной шланг 18 принимает форму вертикального столба для создания гидростатического давления. Необходимо убедится, что из шланга 18, соединенного с шаровым краном 17, вышел весь воздух. Резким движением открывается шаровой кран 17, происходит быстрое заполнение внутреннего свободного пространства литьевой формы.
Заливка шликера с использованием вакуумного литья осуществляется во внутреннюю полость технологической оснастки, ограниченную внутренней поверхностью высокоточной гипсовой влагопоглощающей матрицы 2, поверхностью сердечника 8 внутреннего контура и матрицей 10 носовой части оболочки.
Подготовленным водным шликером из кварцевого стекла из заливочной емкости 19 по шлангу 18 через кран 17 и распределительные заливочные отверстия 9 сердечника 8 заполняется внутреннее свободное пространство литьевой формы в объеме от 7,0 л до 8,5 л приготовленного шликера на одно изготавливаемое изделие, что обусловлено параметрическими заданиями продукта. Объем приготавливаемого шликера рассчитывается с учетом остатка шликера в заливном шланге 18 для создания гидростатического давления из-за того, что жидкость отсасывается гипсовой формой, в результате чего на стенках гипсовой формы начинают формироваться стенки изделия. Уровень жидкости в форме понижается, поэтому необходимо подливать шликер до уровня. Уровень столба 600-800 мм от плоскости герметизирующего заливочного фланца 13.
По истечении 1,5 часов заливочный шликер застывает, снимается шланг 18, соединяющий кран 17 с заливочной емкостью 19, сливается лишний шликер открытием крана 17. После этого, снимается герметизирующий фланец 13 и извлекается сердечник 8. Затем отключается откачивающий воздух насос (на чертеже не показан), отсоединяется герметизирующий фланец 11 с матрицей 10 носовой части оболочки. Изготовленный сырец оболочки антенного обтекателя подсушивается сжатым воздухом комнатной температуры и созданием избыточного давления со стороны носовой части, заготовка-сырец оболочки извлекается из технологической оснастки, затем производят сушку сырца оболочки антенного обтекателя при температуре 100-150°С в течение 3-4 часов (темп нагрева 1°С/мин). Затем осуществляется термообработка заготовки при температуре 1100-1200°С в течение 1,5-2 часов. От основания заготовки отделяют технологическую часть.
Заготовку оболочки обтекателя пропитывают погружением в ванну с этилсиликатом на 2-4 часа (в частности на 3 часа), затем она вынимается и ставится на сито для стекания излишков этилсиликата (около 2-3 минут), после чего помещается на 36-72 часа (в частности на 48 часов) в водный аммиачный раствор с концентрацией 1-4.5% для гидролиза этилсиликата. Затем оболочка обтекателя вынимается из ванны и ставится для просушки при комнатной температуре на 24 часа, после чего помещается в печь на 2-4 часа с температурой 150-200°С. По истечении времени остывания готовая оболочка обтекателя достигает комнатной температуры.
В качестве сырья для приготовления шликера используют трубы, штабики и стержни из прозрачного кварцевого стекла состава SIO2 более 99,8%, которые подвергают мокрому помолу в шаровых мельницах с дистиллированной водой, проводят стабилизацию водной суспензии (параметры суспензии:РН=6,5; плотность 1,87-1,91 г/см3; вязкость 23 по ВЗ-1; зерновой состав частиц до 5 мкм - 21%, 63-500 мкм - 6,5%, 5-63 мкм -остальное).
Сравнение заявляемого способа изготовления оболочки антенного обтекателя из кварцевой керамики с известными техническими решениями показывает, что заявляемый способ имеет следующие отличительные особенности:
- использование в качестве технологической оснастки высокоточной матрицы, изготовленной с учетом усадки кварцевой керамики, а также с применением юстировочного приспособления, позволяет достичь равнотолщинности по поперечному сечению тела оболочки и изготавливать изделия из кварцевой керамики точно в размер без дальнейшей механической обработки;
- изделие не подвергается механической обработке, что в свою очередь исключает образование микротрещин в процессе, тем самым повышается прочность изделия.
- использование вакуума в процессе шликерного литья позволяет достичь одинаковой плотности изделия как по высоте, так и по диаметру, сократить время набора массы в 5 раз, и обеспечить бесконтактный съем изделия;
- двухстадийная пропитка, повышает прочность на изгиб до 60-70 МПа, не оказывая большого влияния на РТХ (Е=3.0-3.2).
- отсутствие каких-либо добавок (SIO2>99,8%) гарантирует гомогенную структуру на стадии обжига изделия, и отсутствие кристобалита, тем самым повысив качество материала, а так же высокие радиотехнические характеристики на уровне исходного сырья (диэлектрическая проницаемость и тангенс угла диэлектрических потерь).
- в результате совокупности предложенных технологических решений, изделие получается прочным (на изгиб > 60 МПа), с равномерной и равноплотной структурой, без концентраторов напряжений, с превосходными радио-техническими характеристиками: диэлектрической проницаемостью Е=3-3.2, тангенс диэлектрических потерь 0,010.
Предложенная установка для реализации способа решает поставленную задачу за счет оригинально разработанных конструктивных элементов и точности их выполнения и компоновки.
Технические решения, реализованные в изобретении, разработаны на уровне конструкторской документации и изготовления опытного образца.
1. Способ изготовления оболочки антенного обтекателя из кварцевой керамики, включающий приготовление водного шликера кварцевого стекла, формование заготовки методом водного шликерного литья в гипсовой форме, сушку отформованной заготовки, ее термообработку, пропитку кремнийорганическим веществом и полимеризацию, отличающийся тем, что шликерное литье проводят в высокоточной по заданному размеру будущей детали оболочки антенного обтекателя литьевой форме, которую предварительно вакуумируют, после затвердения шликера в литьевой форме и последующую выемку из литьевой формы, сушку сырца формуемой заготовки детали осуществляют в течение 3-4 часов при температуре 100-150°С, полученную заготовку спекают при температуре 1000-1200°С, далее производят ее пропитку путем погружения в ванну с этилсиликатом на 2-4 часа, после чего помещают в водный аммиачный раствор с концентрацией 1-4.5% на период от 36 до 72 часов, после извлечения из ванны с аммиачным раствором просушивают при комнатной температуре в течение суток, затем помещают в печь на 2-4 часа с температурой 150-200°С, после извлечения из которой происходит инерционное охлаждение до комнатной температуры.
2. Способ по п. 1, в котором высокую точность влагопоглощающей матрицы достигают с помощью съемного юстировочного устройства.
3. Установка для осуществления способа изготовления оболочки антенного обтекателя из кварцевой керамики, содержащая литьевую форму, включающую влагопоглощающую гипсовую матрицу и сердечник, выполненный из пассивного материала, узлы их взаимной соосной установки, а также систему подачи и подпитки шликера, сообщающуюся с литьевой формой с помощью подводящей магистрали, отличающаяся тем, что установка снабжена вакуумной системой, сообщающейся с литьевой формой со стороны носовой части сердечника, вставленного во влагопоглощающую гипсовую матрицу, выполненной высокоточной, в которой участок для формирования носовой части обтекателя выполнен в виде усеченного конуса с выточенным при вершине контуром носовой части обтекателя, при этом основание сердечника выполнено с множеством отверстий по периферии, количество которых по сумме площадей сечений приближено к площади сечения подводящей магистрали шликера, а литьевая форма с обеих торцевых сторон герметизирована фланцами.
4. Установка по п. 3, в которой использовано съемное юстировочное устройство.
