Материал: Химия и технология баллиститных порохов, твердых ракетных и специальных топлив. Т. 2 Технология

Рис. 122а. Схема прибора УИП-70М:

1 — реле времени; 2 — электродвигатель; 3 — шкиф; 4 — груз; 5 — шток

УИП-70; 6- образец; 7 — термопара; 8 — термокамера; 9 — регистратор температуры образца; 10 — датчик температуры; 11 — регулятор темпера­ туры; 12 — регистратор деформации; 13 — емкостный датчик

Рис. 1226. Деформирование образца при испытаниях в приборе УИП-70М

251

считываемое на действующую поверхность, остается постоян­ ным. В процессе эксперимента происходит постоянное вне­ дрение нагруженного пуансона в массу образца (пенетрация) вплоть до достижения его основания.

Сменный пуансон цилиндрической формы с диаметром 0,8 мм, 1,78 мм, 2,52 мм имеет плоский срез.

Деформация характеризуется глубиной проникновения пу­ ансона в образец и выражается отношением к его исходной высоте. Величину обратимой деформации можно найти при периодическом импульсном нагружении, когда фиксируется не только общая картина нарастания деформации с температу­ рой, но и обратимая и необратимая доли общей деформации в любой температурной точке. По результатам измерения на диаграмме пиков, полученных в результате нагружения и подъема, строятся кривые температурной зависимости де­ формации у = /(7), а также кривые обратимой уобр = 7(7) и не­ обратимой у„еобр —7(7) долей деформации.

Прибор УИП-70 обеспечивает автоматическое измерение и регистрацию деформаций при сжатии образца под действи­ ем различных фиксированных нагрузок с относительной по­ грешностью около 5%.

Камера-держатель образца и шток со сменным наконечни­ ком-пуансоном изготовлены из кварца. Основным чувстви­ тельным элементом измерительной системы является диффе­ ренциальный емкостной датчик. Система нагрева обеспечивает повышение температуры образца (или охлаждение) со скоро­ стями 0,6...20 К/мин в пределах 123...673 К. Термомеханиче­ ские кривые записываются на диаграммной ленте многоточеч­ ного потенциометра.

Для проведения исследований специальной вырубкой гото­ вятся образцы диаметром и высотой 6 мм. Величины дефор­ маций, определяемые в процессе эксперимента, в существен­ ной степени зависят от нагрузки. На рис. 123а приведены гра­ фики функций у = 7(7), уф = Л 7) при различных нагрузках. Видно, что величина нагрузки заметно влияет на деформацию и может изменять ее в широких пределах.

На рис. 1236 представлены типовые термомеханические кривые общей, обратимой и необратимой деформаций. На пе­ ресечении касательных в местах перегиба кривых общей и не­ обратимой деформаций находится условная температура теку­ чести. Истинная (рабочая) температура текучести должна быть несколько выше и соответствовать большей величине необра-

252

Рис. 1236. Типовые кривые деформаций: общей (1), необратимой (2), об ратимой (3)

253

Рис. 123в. Зависимость деформации от температуры при нагрузке 2,0 МПа для составов: РДГ-2Ф (1); ВИК-2Д (2); РДМ-3 (3); при нагрузке Ш Па для составов: РДГ-2Ф(1'); ВИК-2Д (2’); РДМ-3 (3*)

тимой деформации. Температурная область от появления за­ метной необратимой деформации до ее уровня, при котором возможна переработка, есть переходная область из высокоэла­ стического в вязкотекучее состояние. Знание значения темпе­ ратуры текучести и границ переходной области весьма важно, как отмечалось выше, для определения температурных диапа­ зонов эксплуатации зарядов и переработки пороховой массы. Однако совершенно очевидно, что корректные результаты мо­ гут быть получены только в том случае, если будут выбраны правильно нагрузки, при которых необходимо проводить ис­ следование.

Выбор нагрузок (нормальных давлений) проводился, исхо­ дя из конкретных условий переработки пороховой массы. По­ скольку величина гидростатического давления в технологиче­ ских аппаратах не может характеризовать режим течения по­ роховой массы, а определение нормальных и касательных

254

напряжений затруднено, требуемые величины нагрузок опреде­ ляли на основе реологических исследований. Из степенного закона у = кт" при скоростях сдвига, соответствующих режиму течения на вальцах, в шнек-прессе и раструбном пресс-инст­ рументе, находили соответствующие напряжения сдвига. В табл. 24 приведены расчетные значения напряжений для не­ которых топлив. При расчете необходимых нагрузок были взя­ ты усредненные значения скорости сдвига при течении массы на вальцах, в шнек-прессе и раструбном пресс-инструменте, соответственно: 102, 1, 10~2 с-1. Значение напряжений, вызы­ вающих данный режим деформирования, для различных со­ ставов и температур находится в широких пределах:

—вальцы — 1,5...6 МПа

—пресс — 0,9...3 МПа

—пресс-инструмент — 0,5...1 МПа.

Таблица 24

Расчетные значения необходимых нагрузок, моделирующих условия переработки на фазах вальцевания и формования (Т = 353 К)

Для предварительных исследований в процессе разработки методики были выбраны нагрузки 1 МПа и 2 МПа.

На рис. 123 в представлены функции уобщ= f (7) для неко­ торых баллиститных топлив при нагрузках 1 МПа и 2 МПа. Деформационные кривые существенно отличаются для различ­ ных составов топлив, что свидетельствует о необходимости применения различных условий переработки.

255