生产金属板材旋转对称物品的方法,该物品具有复曲面和变化的材料厚度

摘要

本发明涉及一种生产金属板材旋转对称物品的方法,该物品具有复曲面和变化的厚度,特别如火箭喷嘴,其中多块金属板材的部分坯料在平整状态下被切割成部分圆环形,然后被弯曲到所需的曲率,再焊接在一起形成物品最后精加工用的坯料。按照本发明,部分坯料是这样制成的,将多条具有不同材料厚度的并排排列的带状金属板材片在平整的状态下沿着其直边焊接在一起,形成一块金属板材板,其宽度相当于物品的总长度,其材料厚度从一侧到另一侧递减。接着便可将这块金属板材板切割成部分圆环形的喷嘴的部分坯料,然后使所说部分坯料弯曲,再将它们沿其邻近的不平行的直过焊接在一起,便可形成物品的最后坯科,如果需要,该坯料最后还可进行光整精加工。

说明书

本发明涉及一种生产金属板材旋转对称物品的方法，该物品具有复曲面和变化的厚度，特别是圆锥形或钟形的物品，如火箭喷嘴，其中多块金属板材的部分坯料在平整状态下被切割成部分圆环形，然后环绕预期的对称轴线弯曲到所需的曲率，再焊接在一起形成物品最后机加工用的坯料。

火箭喷嘴的目的是要使燃气流膨胀并加速到高速，从而给火箭提供推进用的推力。

火箭喷嘴还必须被冷却，这可用下列三种方法之一来解决，即用交流换热法冷却、辐射冷却或在喷嘴壁热的一侧覆盖热保护材料(heatprotective material)。在用辐射冷却喷嘴时，喷嘴壁为一单层结构。这种辐射冷却喷嘴设有热保护材料，并具有圆锥形成钟形形状和材料厚度的变化；这种喷嘴迄今为止都是这样制造的：在平整的状态下从一块材料厚度例如为4mm的大板上切割出多块小片，将这些小片以预期物品的对称轴线为准弯曲到所需的曲率，然后合拢在一起成为封闭的环形，并且，如果需要，还可进行成形操作来得到复曲面的形状。这样，生产出多个具有不同材料厚度的相似的环状体，最后按预定的顺序在物品的纵长方向上将这些环状体放置在一起。

这种火箭喷嘴的制造方法存在着多个问题。小片的初始切割需要很大的精确度方能在接头的位置上得到完善的配合。不同环状体的互相连接需要能对环状体和喷嘴的每一种尺寸适用的复杂的工具装备和控制设备。

在许多情况下这种喷嘴都被这样成形，从最小的横截面到最大的横截面，材料厚度被不断减小，为的是除了要求承受在喷嘴内外的压力和其它应力所需的厚度外不给喷嘴过大的强度，从而也不给它过多的重量。为了得到这一点可对小片或环状体进行去除切屑的机加工来得到材料厚度的逐渐变化，但这是费时而又费钱的。

本发明现在的目的是要消除上述缺点并得到一种容易实行的制造方法，该法可减少材料的浪费并且可不用去除切屑。

按照本发明，这个目的是这样达到的，即，这样形成金属板材坯料，将多条具有不同材料厚度的带状金属板材片摊平、沿着其直边并排排列，并沿着其直边焊接在一起，形成一块金属板材板，使其宽度在原则上相当于物品或喷嘴的总长度，并使其材料厚度从所说板的一侧到另一侧递减；接着从这块金属板材板上切割出部分圆环形的喷嘴的部分坯料；然后将所说喷嘴的部分坯料环绕喷嘴的对称轴线弯曲，再将所说部分坯料沿其邻近的不平行的直边焊接在一起来形成物品的最后坯料。如果需要，该坯料最后还可进行光整精加工。

现在结合附图说明本发明的一个非限定性的例子。该图示出按照本发明的火箭喷嘴的简化的制造流程图。

按照本发明，多条(在本例中为四条)具有不同材料厚度的并排排列的带状金属板材片在平整的状态下沿着其直边被焊接在一起，形成一块组合的金属板材板，其宽度在原则上基本相当于物品或喷嘴的总长度，其材料厚度从一侧到另一侧逐渐递减，例如从4mm到1.5mm。接着这块金属板材板例如用激光被切割成部分圆环形的喷嘴的部分坯料。这个喷嘴的部分坯料是按一种固定的方式切出的，即完工喷嘴的横截面较小的部分将具有最大的材料厚度。此后喷嘴的部分坯料环绕物品的对称轴线被弯曲，并且有必要数目(在本例中为四个)的喷嘴的部分坯料沿着不平行的直边(沿着完工喷嘴的母线)被焊接成火箭喷嘴的最后坯料。如果需要，这个坯料还可在其后进行必需的光整精加工来得到火箭喷嘴预期的钟形。

但应注意在用焊接连结带状金属板材片时应使完工的钟形火箭喷嘴具有一个光滑的内侧。

采用本发明能生产出高度从约700到2500mm及出口端直径达到大约2500mm的火箭喷嘴。

按照本发明的方法并不需要任何复杂的工具装备，因为多条具有不同材料厚度的带状金属板材片的焊接在一起是在平整的状态下进行的，而喷嘴的部分坯料是在喷嘴的母线的方向上而不是沿着需要复杂导引的弧线进行焊接的。

采用按照本发明的方法显然能够生产火箭喷嘴之外的其他物品如液体或气体储罐、船壳的球状顶头部分等。