(江南机电设计研究所 贵州省贵阳市 550009)
摘要:火箭表面喷涂工艺为常用的火箭表面质量处理手段,由于涂料中含有的苯系物、稀释剂等存在易燃易爆、有毒气体和粉尘等有害因素,在作业过程中存在安全隐患,不仅会对火箭、设备造成危害,还会对操作者的职业健康和人身安全造成影响。为减小生产过程中产生的环境污染和操作人员职业危害,开展火箭表面喷涂工艺替代可行性研究,降低生产过程中存在的安全风险。
关键词:火箭 喷涂替代工艺 安全性
火箭表面喷涂工艺为常用的火箭表面质量处理手段,通常包含隔热涂层喷涂、腻子喷涂和面漆标识喷涂等。由于涂料中含有的苯系物、稀释剂等存在易燃易爆、有毒气体和粉尘等有害因素,不仅会对火箭、设备和操作者的人身安全造成影响[1]。为减小生产过程中产生的环境污染和操作人员职业危害,开展火箭喷涂工艺替代可行性研究。根据不同型号火箭对气动性、隔热性及耐腐蚀性等要求,制定可行的喷涂工艺替代方案,降低生产过程中存在的安全风险。
国外研究思路和国内基本相同,也是通过整体式隔热材料和表面处理工艺替代表面喷涂,国内某型反坦克导弹采用表面处理工艺替代防锈面漆使用[2];俄罗斯飞毛腿导弹战斗部采用整体式复合材料舱体替换常用合金舱体替代隔热涂层[3];雷神公司MAD-FIRES(狂火)炮射导弹采用表面处理技术替代防锈面漆使用。
根据火箭总装工艺安全性需求,对火箭喷涂工艺存在的危害性进行分析,识别喷涂工艺的危害因素。针对喷涂工艺中存在危害因素,进行火箭喷涂替代工艺可行性分析,以消除喷涂工艺中的危害因素;完成替代工艺可行性分析后,还需对新的工艺方法进行安全性分析,是否在消除原有喷涂工艺中的危害因素的同时未引入新的危害因素。
火箭在高速飞行过程中,表面与空气摩擦产生大量的气动热,气动热传递到结构件上时导致结构件快速升温,可能引起结构件的力学性能急剧下降导致结构损坏。
通过火箭表面热环境计算,对火箭舱体表面和舱体内部的温度变化进行分析,确定火箭隔热需求,选取合适的火箭隔热替代工艺和方法。对于隔热要求较高的火箭,如远程火箭炮等速度快、表面温度高且飞行时间长的火箭,则采用整体式复合材料隔热套替代弹体表面防热涂层。对于飞行速度高,表面只存在局部温度过高的火箭,如舵面尖部和整流罩尖部,则可采用更加耐热的材料(不锈钢、钛合金)在不影响原有性能的情况下进行替换。对于速度较慢的火箭,如消防火箭,则可直接取消火箭的隔热喷涂工艺。
2.2.火箭腻子喷涂工艺替代方案研究
火箭舱段间的螺钉孔和装配间隙等结构突变点会引起火箭气动阻力增大,通常采用腻子进行修补。对火箭表面突变点对整体气动性能的影响程度进行定量分析,选取合适的腻子喷涂替代方案,若对火箭气动性的影响较小且不影响火箭性能,则可直接取消腻子喷涂工艺;若对火箭整体气动性能影响较大,则采用相应的设计手段减小结构突变点。常用的火箭表面平整度提高手段有:
1)提高加工精度:可以提高对接面附近的加工精度要求,以减小由于加工导致的结构突变点;
2)结构突变点圆滑过渡设计:火箭表面凸起部位,使其边缘与火箭表面圆滑过渡;
3)提高装配精度:为减小由于装配误差导致的误差,可采用定位销钉提高连接精度。
2.3.火箭面漆及标识喷涂替代方案研究
火箭喷涂面漆的主要作用是金属部件的防护,如发动机壳体。火箭舱体等部件常用金属材料为铝合金、钢和钛合金。金属部件可采用表面处理技术提升其抗腐蚀能力。铝合金常用表面处理技术为阳极氧化处理、化学转化处理和电镀等。钢常用的表面处理为化学转化处理、电镀处理。钛合金有极强的耐腐蚀性,可不对其做表面处理[4]。
相较于采用遮盖喷漆的方法制作的火箭表面标识,激光打标技术具有更多的优越性,可以打出各种文字、符号和图案等,字符的大小可以从毫米量级到微米量级;对工作面无压力不产生机械变形,对物质表面不产生腐蚀,可采用激光打标替代标识制作工艺。
本文针对火箭类武器喷涂工艺存在的问题,提出了一种喷涂工艺的替代方案,减少喷涂过程中的危害因素,消除喷涂工艺存在的安全隐患,降低操作人员的职业病风险。该方案采用现阶段成熟工艺,具有较好的可实施性与经济性,可为火箭总装工艺改进提供有效理论支撑。
参考文献
[1]俞钦锋.喷漆废气治理技术方案研究[J].中国石油和化工标准与质量.2013,33(304).
[2]威力.新型卡车版“红箭”10反坦克导弹系统[J].坦克装甲车辆,2021(09).
[3]吴江.飞航导弹热防护技术发展趋势[J].强度与环境,2009(36):157.
[4]单鑫.浅谈几种环保型金属表面的处理工艺[J].黑龙江科学,2014(5).
[5]龙学文.激光打标初探[J].科技视界,2018,250(28).
作者简介:王鹏(1991年5月-)男、汉族、贵州省毕节市、江南机电设计研究所、高级工程师、硕士研究生、结构设计方向。
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