KNSB标准药柱的工艺流程
灵魂边缘 2019-12-31原创 火箭燃料喷气推进

如题,最近重新进行了KNSB的工艺整理,确定了其标准工艺流程。


耗材:

        硝酸钾(工业级,99%),山梨糖醇(食品级,>=99%),PP管(25x20),一次性塑料杯。


设备:

        分样筛(80目,带盖,带接盆),不锈钢坩埚(200ml),钢柱(20x20),电子秤(精度0.01g)恒温加热台,高速粉碎机,普通车床,以及其它杂配若干。


流程目标:

        制备100g药浆,并制作两枚22x60的药柱(实际尺寸为21.95x60,含隔热层,隔热层厚约1)。


流程:

  1. 清洗器皿,并擦净晾干。

  2. 利用普通车床,将PP管切割成82.5长的两段,备用。

  3. 取硝酸钾约70g,使用恒温台,于120℃下干燥半小时。

  4. 烘干后的硝酸钾使用粉碎机打粉。打粉时间通常约30秒,视原料粒度而定。在能保证过筛的情况下,粉末应尽可能粗

  5. 将粉碎后的硝酸钾过80目筛。若有粒度小于80目者,则重复步骤3。

  6. 在一次性塑料杯内称量65g处理过的硝酸钾。

  7. 在不锈钢坩埚内称量35g山梨糖醇。

  8. 加热山梨糖醇至140℃,持续加热,使之从白色浊液变为澄清透明

  9. 保持温度为120℃,将硝酸钾分多次加入到山梨糖醇中,加入速率以能够保持药浆的高流动性为准。加料完成后,得到的是芝麻糊状的白色或微黄色药浆。粘度介于浆糊和蜂蜜之间,有一定的滴落能力

  10. 将钢柱嵌入备好的PP管的一端,作为浇注模具。将加热台调至130℃以预热模具,时间1分钟。

  11. 保持模具的加热,将少量药浆用小勺舀起,使之自然滴落到模具中,然后将小勺伸入帮助填平,这一过程重复多次,直至填装药柱长度为62.5。100g药浆可制作两枚此规格药柱。

  12. 将模具从恒温台上取下,自然冷却,并陈化24小时。陈化后,燃料为白色或米白色固体,硬度略低于LDPE,且带有略微塑性。

  13. 使用车床将药柱加工到合适尺寸。

  14. 使用生石灰干燥剂进行强力防潮保存。

备注:文中长度单位省略,均为mm。

来自:火箭技术 / 火箭燃料火箭技术 / 喷气推进
 
6
灵魂边缘 作者
1年3个月前
1楼

        提一下PP材质的车削技巧。车床加工塑料外圆时,网络教程告诉我们,需要放低转速,避免塑料融化,同时加大切深,减慢给进速度。刀要足够锋利,前后角都要大。然而这样操作得到的表面效果极差。


下面提一下正确操作:

        应当使用切断刀/90度端面车刀,在260~380转时进行外圆车削,车削时注意时常停车清除卷屑。这样车出来的外圆反而比较光洁,无毛刺。原因是切削刃与工件表面呈直线接触,修平了凸起和毛刺。

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暮光之羽
1年3个月前
2楼

模具可以换成和钢柱等直径的铜管或其他金属或玻璃管(我用的试管,但是试管规格有限制。。所以),脱模时只需要在管道内部通入热水,一下子就能拿出来。

另外一种办法就是御坂他们用的四氟乙烯棒,可以直接抽出,我还没用过,哪天试试

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灵魂边缘作者
1年3个月前
3楼

        我发现一个现象:用80目KN制作的KNSB后者,和用180目KN制作的KNSB相比,后者体系更致密,硬度更高,车削起来质感更好,但代价是药浆流动性很差(AB胶样)。        

        我觉得,KN的粒度选择上,要么选择高流动性方案,即使用80目KN,自然浇注+辅助流平;要么选择流动性差的方案,即使用180目KN,用压铸来解决问题。

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1703115
1年3个月前
4楼
引用灵魂边缘发表于3楼的内容
        我发现一个现象:用80目KN制作的KNSB后者,和用180目KN制作的KNSB相比,...

关于KN的粒度选择我认为还需补充一点:

不同粒度KN制作的KNSB燃速截然不同,由下图可以看出,不同粒径的KNSB在10MPa下燃速相差近40%,这对发动机内弹道性能(过压,失压)会产生严重影响。所以,KN的粒度选择必须考虑到发动机的内弹道如喷燃比等,再进行全面设计规划。

捕获26.PNG

此图摘自 SRM-2014  


紫线为200目以上KN

蓝线为50~100目KN

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