【教程】简易真空浇筑设备
近一年来科创论坛火箭版块发展迅速,随着参与人数的增加,发动机的种类也日益增多
      
从单组元过氧化氢液体火箭发动机https://www.kechuang.org/t/50203
到HTP-ETH双组元液体火箭发动机https://www.kechuang.org/t/47759
到LOX-煤油双组元液体火箭发动机https://www.kechuang.org/t/55123

从KNSU/SB/DX固体火箭发动机https://www.kechuang.org/t/55017
到RNX固体火箭发动机https://www.kechuang.org/t/47708
到RAP固体火箭发动机https://www.kechuang.org/t/46320

从LOX-PE固液火箭发动机https://www.kechuang.org/t/51997
到LOX-PMMA固液火箭发动机https://www.kechuang.org/t/52969

其中,固体火箭发动机由于结构简单,成本低廉,成为了爱好者最早也是最普遍使用的发动机。但是发展了很长一段时间后,大部分爱好者仍然停留在KN-Sugar阶段

AP系燃料虽然性能好,但是由于其加工过程必须在真空环境下进行,因此很多爱好者由于没有真空设备,望而却步。

但是从长远趋势来看,整体水平想要有大幅提升就必须越过这道坎,将高性能燃料普及化,因此这篇帖子的主线就是讨论如何简单的解决真空浇筑设备。

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目前,论坛已有2台用于固体火箭燃料制造的真空浇筑舱

他们分别是,由ehco制造的真空恒温浇铸仓https://www.kechuang.org/t/33071

1.jpg

该真空舱可以实现20~100℃恒温加热,真空脱泡,震动沉降三个功能,兼容 Φ63mm 以下,D≤120mm 规格药柱的制造(数据不是非常准确,望ehco纠正之)

另一个是由广局制造的真空浇筑舱

2.jpg

该舱可以实现真空脱泡及震动沉降两个功能,兼容 Φ160mm Φ110mm Φ75mm  ,D≤300mm规格药柱的制造

但是据我了解,两台真空舱的成本均超过1500RMB,这对于大部分爱好者而言,都是一笔不小的开支。加以加工条件的制约,这种定制产品更是难以普及。

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如何才能简单而且经济的解决真空浇筑这个问题呢?

为此,我特意请教了zzlzhang同学…………

低成本意味着材料成本低,同时减少昂贵的机床加工,换成廉价方便的手动加工也是降低成本的有效方法

结果讨论之后,发现PVC仍然是爱好者身边最容易获得且质量可靠的产品材料,不仅可以满足真空时的压强要求,还可以很容易的进行机械加工。

———————————————————————————————————————————————————————————

以下,是我最近两天所制造的一台真空设备,可以用于制造Φ110mm Φ75mm Φ50mm规格药柱(使用不同的转接头的情况下)

准备材料如下:
PVC直通大小头一个(这里使用Φ110mm 转 Φ50mm)
3.jpg

PVC清扫口一个(这里使用Φ110mm)
4.jpg

PVC封头一个(Φ50mm)   PVC排水管一节(Φ50mm * 100mm)

金属三通一个,橡胶管一条,真空表一个,真空泵(飞越真空泵1L)一台,Φ85mm * 7mm厚亚克力圆板一块

合计成本不超过300RMB

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开工,步骤如下:

1.将Φ110mmPVC清扫口插入到PVC直通大小头中,用力顶到底部,然后用PVC胶水密封固定

2.将Φ110mmPVC清扫口的顶盖旋下,测量凹陷处直径(Φ86mm),然后在车床上加工出Φ76mm的圆孔

3.将Φ85mm亚克力圆板放入Φ110mmPVC清扫口顶盖凹陷处,并用环氧树脂或者AB胶进行密封固定

4.使用手电钻或者钻床在已经组合好的PVC大小头侧面钻一个Φ10mm的通孔,并将三通一头插入,用AB胶进行密封固定

之后就是组装了……    零件如下:
7.jpg

组装完成
6.jpg

看看日光灯下的观察效果
   8.jpg

嗯,非常清楚的可以观察到模具管(Φ50mm*100mm PVC)中的情况

规格稍大的情况下可以内置片式LED进行补光照明

这样,一个简易的真空燃料加工设备就完成了,经过真空泵实测后发现密封性能相当好,瞬间可以达到-0.09MPa真空效果,并且在关闭真空泵后,漏气速度缓慢

今晚试制了一根APCP燃料棒,脱泡性能良好,有人会问这个装置只有真空脱泡的功能,震动沉降怎么解决?

其实很简单, 对于规格如此小,总重小于1kg的装置而言,使用手动震动可以满足使用需求(为了防止扰民,底下最好垫块布)

使用过程简要说一下:先全部组装好用塑料膜密封好,然后打开带有亚克力板的顶盖,加料,盖上顶盖,抽真空,放气,打开顶盖,加料…… 重复

下图为真空时,药浆膨胀时的照片(光斑为闪光灯照在亚克力板上反射所致)
9.jpg

成品照片,捏在手上很有分量,密度应该不错,过些天测量一下~
10.jpg

注:在进行真空浇筑时,切勿一次性加入全部燃料,这是因为在真空作用下,常压下所存在于药浆内的气泡会迅速膨胀,体积可能瞬间增长3倍甚至更高!
       所以推荐使用目标尺寸更长的模具(想做100mm长的燃料棒,就用150mm长的PVC做模具),并且采用少量多次的方式进行加料。

最后,欢迎大家参加科创论坛2013年全国业余火箭比赛https://www.kechuang.org/t/53173,希望在比赛中能够看到更多高性能固体火箭发动机的出现~

同时也欢迎更为简单实用的设计在此讨论,分享给大家~
+50  科创币    673207259   2013-04-28   工作出色……韩版很久不见在论坛活动的身影了……
+1  科创币    jrcsh   2013-04-28   快成机械师了
+5  科创币    乖乖乖   2013-04-28   管叔后继有人啦
+50  科创币    delete   2013-04-28   就是这个!!!!
+50  科创币    神の左手   2013-04-28   此贴即将被xxx设置为精华!
+200  科创币    拔刀斋   2013-04-28   东西相当好用,真空泵性价比也很高
+25  科创币    enigmae   2013-04-28   这个要顶!!!
+50  科创币    古人   2013-04-28   做燃料的利器啊,这个得支持!
+25  科创币    chaozhou   2013-04-28   为人民服务!
+50  科创币    delete   2013-04-28   不错
+50  科创币    ca-139   2013-04-28   好东西!!!
+25  科创币    ironfly   2013-04-29   高质量发帖
+1  科创币    z3987232   2013-05-06   这个真心不错·
+8  科创币    kight11   2013-05-29   神作!对提高业余火箭制造水平有重要意义!谢谢焓主任!
来自:火箭技术 / 火箭燃料
jrcsh
8年1个月前
1楼
振动电机还是可以加个小的,


上边开个洞还是可以接着玩,滴蜡。


体积,和气体膨胀问题,不想长管子的也可以分多次加料的方法,来减少管子的长度。



PVC ~~~建议采购名牌的,比如联塑。
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20!Dopaminor
8年1个月前
2楼
然后中孔问题?
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乖乖乖
8年1个月前
3楼
管叔后继有人啦
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悠闲的晶
8年1个月前
4楼
果然是神做,小型化模块化作业,直接能出个作业标准了。收藏了
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悠闲的晶
8年1个月前
5楼
记得以前用迷你气缸做过打气筒,要是把里面的单向阀改个位子,做成抽气的,不知道可不可行。这样小件制作的话练真空泵都可以省下了
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拔刀斋
8年1个月前
6楼
东西相当好用,真空泵性价比也很高
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彩虹之巅
8年1个月前
7楼
回 楼主(焓熵`) 的帖子
里程碑式的作品!对AP系列燃料的普及有着重要的意义!
期待该装置所制药柱的剖面图及装机测试结果。[s:261]
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山寨雷神公司
8年1个月前
8楼
回 5楼(悠闲的晶) 的帖子
真空泵200搞的定~~
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enigmae
8年1个月前
9楼
出套件啊!!!
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bh,王者归来
8年1个月前
10楼
中孔完全可以用车床来解决
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ds4442002
8年1个月前
11楼
一次加满应该没问题,驱动泵的电机不要全功率就行了
还有搅拌应该比震动有效
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dx毁灭者
8年1个月前
12楼
好像真空泵还是一个难以逾越的坎[s:302]
+1
科创币
kight11
2013-05-29
宝上有50块左右的拆机件,效果也不会差。
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inception
8年0个月前
13楼
弱弱地问下如果要普及AP燃料,爆轰问题怎么说?
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彩虹之巅
8年0个月前
14楼
回 13楼(inception) 的帖子
这要看制作工艺了,好象论坛上还没有人发过这类教程,还有原料的来源也是个问题。
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焓熵`作者
8年0个月前
15楼
話說不知道有沒有壇友需要這東西出套件,如果需要的話我簡要說一下情況:

以50mm規格燃料棒的真空裝置為對象,我們需要採購如下材料:

110mmPVC清掃口                http://item.taobao.com/item.htm?id=6204363183  4.8RMB
1.jpg

50mmPVC封頭                     http://item.taobao.com/item.htm?id=6773939633     1.8RMB
3.jpg

110-50PVC直通大小頭        http://item.taobao.com/item.htm?id=13085284421   5.2RMB
2.jpg

真空表              http://item.taobao.com/item.htm?spm=a230r.1.14.47.mFB37P&id=22039132867  12RMB
5.jpg

铜制三通   由于网上价格和实体店价格相差不多,所以加上运费划不来,实体店中每个3RMB

85mm*7mm 亚克力圆板   http://item.taobao.com/item.htm?id=17836857001   每块7RMB
4.jpg

总计:33.8RMB不包括运费    

预定10套开工,每套40元(均摊买来原材料的运费成本),邮费另付~   5月7日预定结束

注:如果使用飞越真空泵的,真空泵自带真空表,购买时请提前说明
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ironfly
8年0个月前
16楼
過濾瓶
买一个這个不就全解决了? 还可以抽更粗的,其他东西也可以抽[s:178]
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jrcsh
8年0个月前
17楼
回 16楼(ironfly) 的帖子
这不是我家过滤水的~~~~~~~~~~
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ironfly
8年0个月前
18楼
回 17楼(jrcsh) 的帖子
我家几年前旧的拆了换新的, 还好这东西旧的没丢! 钱全省下来了![s:274]
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jrcsh
8年0个月前
19楼
回 18楼(ironfly) 的帖子
装了这东西~~~~就知水有多脏了
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焓熵`作者
8年0个月前
20楼
今天去学校把药柱车削了端面,回来后测得如下~

首先实测PVC密度为:1.211g/cm3

然后测量总重,最后算出APCP密度为:1.542g/cm3

另有早前另一种APCP样品密度为:1.338g/cm3


1.jpg

过段时间发帖详述其中造成差异的原因
+50
科创币
清纯小萝莉
2013-05-03
密度不会这么低吧!
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大仙
8年0个月前
21楼
回 20楼(焓熵`) 的帖子
我替你回答了,好多pvc水管是隔音的(里头发泡的)
+1
科创币
delete
2013-05-03
发泡的那种轻、软、基本不会碎裂,手捏能变形。两种PVC很容易区别。
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清纯小萝莉
8年0个月前
22楼
回 20楼(焓熵`) 的帖子
AP:1.95    
Al:2.7
HTPB:0.9左右(具体多少我忘了)
大致比例:HTPB/AP/Al=12/68/20

大部分文献都显示密度应该在1.7-1.9之间啊!为啥这次的密度会这么低呢?难道没有加铝?
+1
科创币
焓熵`
2013-05-03
没有加那么多铝,只有8%铝和70%AP
+1
科创币
焓熵`
2013-05-03
另外,你那个是晶体密度不是假密度,对于这种东西而言没有意义。600目的铝粉假密度低到死
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bg2bhc
8年0个月前
23楼
凑几套了?算我一个吧。
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彩虹之巅
8年0个月前
24楼
回 15楼(焓熵`) 的帖子
我也订一个。
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【四方】
8年0个月前
25楼
真空泵是????
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口贝
7年11个月前
26楼
回 楼主(焓熵`) 的帖子
那个手动抽气行不,淘宝上那种给给压缩袋用的手动泵
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彩虹之巅
7年11个月前
27楼
IMG_20130604_214931.jpg
红圈中的部位老是漏气,结果用AB胶把下面的密封起来就好多了。上面的准备加个胶圈来解决。

IMG_20130604_214951.jpg
进行敲击真空除气时,底下漏气了,结果RNX漫上来了。



做出来的RNX看起来真心不错,这东西绝对是个好东西!感谢焓熵。
+10
科创币
焓熵`
2013-06-04
接头改进了,看上去挺方便的,而且密封效果应该更好
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彩虹之巅
7年11个月前
28楼
首先,这东西是做RAP以及以后制作APCP必备工具,焓熵能用PVC来做这个,把成本降下来不少,不得不说是神来之笔,钦佩!本人也仿制了一个,用了两三次,总结如下:
1、底端堵帽容易漏气,一但在制作过程中漏气,那再少的燃料也会冒,很麻烦,另外药柱固化后底端堵帽取不下来,本人索性用几毛钱一个的廉价品,用PVC胶水直接和管子封死,彻底解决漏气的问题,固化后这种廉价品用刀就可以削掉;
2、由于没有振动设备,手工振动效果估计有限,参考了一些资料,工厂在浇铸药柱时用的浇铸机里有一个叫花盘的装置(类似于洗澡用的莲蓬头),作用将燃料挤成很多细条,这样只要不是太小的气泡一般都可以去除,从制作难度考量,遂使用大号注射器来代替(网上150ML的12元一个),虽然只有一个孔,但应该是有效果了,在制作过程中发现的确是有效果,在加料过程中燃料条断掉就说明是气泡。(如图)
IMG_20130611_194205.jpg

IMG_20130611_190422.jpg

IMG_20130611_190538.jpg

IMG_20130611_190543.jpg
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彩虹之巅
7年11个月前
29楼
下面两个配方相同的药柱,一个直接放进真空仓内手工震动真空脱气,一个先放进注射器内,等真空仓内真空达到最大时注射进去并手工震动脱气。


IMG_20130615_194013.jpg

蛮力破开PVC壳体,以上是工具。




IMG_20130615_191314.jpg

IMG_20130615_191345.jpg

IMG_20130615_191410.jpg
上面三个是对比图


IMG_20130615_191440.jpg
来个特写,上面的白痕是刀削PVC外壳用力过猛留下的。




IMG_20130615_191445.jpg
药柱外表面对比



IMG_20130615_192909.jpg
药柱剖面对比,注射法的药柱末端仍然有个别气泡的存在。

一会上个燃烧的视频。
妈的!烧的时间吸了一口HCL,到现在肺还难受。
通过以上试验可以看出,药柱中气泡的去除如果靠单一措施很难干净的去除,只有多种措施并用才能最大限度的去除气泡,下步准备再上个自制的震动台,做出的药柱应该能符合要求了。
另外,如果能找到流动性更好的药浆配方,哪怕牺牲点性能应该也是可以的。
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20!Dopaminor
7年11个月前
30楼
底部换成一个圆板贴上比较好  直接切掉圆板就可以用了
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