DE3436419C2

DE3436419C2 - Verfahren zur Herstellung von Raketenbrennkammern

Info

Publication number: DE3436419C2
Application number: DE19843436419
Authority: DE
Inventors: Yoshihiko Doi; Hiromi Gomi; Akinaga Souma Fukushima Kumakawa; Nobuhito Kuroishi; Yoshimichi Chigasaki Kanagawa Masuda; Masayuki Sendai Miyagi Niino; Shigeki Itami Hyogo Ochi; Fumiei Miyagi Ono; Hiroshi Sakamoto; Masaki Sasaki; Akio Miyagi Suzuki; Yoshinobu Takeda; Junjiro Miyagi Takekawa; Hiroshi Tamura; Ryuzo Sendai Miyagi Watanabe; Nobuyuki Yatsuyanagi
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1983-10-07
Filing date: 1984-10-04
Publication date: 1990-11-15
Also published as: FR2553148A1; FR2553148B1; DE3436419A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung von Raketenbrennkammern beschrieben, bei dem, wenn die Außenseite eines Innenzylinders an seiner Außenwand eine kanalartig aufgebaute Kühlwand mit einer Mehrzahl von Rillen (14) aufweist, mit einem Außenzylinder (19) versehen wird, eine Legierung (15) mit niedrigem Schmelzpunkt als ein Füllmaterial verwendet wird, das in die Rillen (14) eingefüllt wird. Der Außenzylinder (19), der nach einem pulvermetallurgischem Verfahren erzeugt wird, kann einen zwei- oder mehrschichtigen Aufbau (19a, 19b, 19c) aufweisen. Weiterhin kann die Außenseite des äußeren Zylinders (19) mit einer galvanoplastisch erzeugten Ni-Schicht (20) versehen sein.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Raketenbrennkammern gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

In den letzten Jahren war bei mit Flüssigkeitstreibstoff angetriebenen Raketentriebwerken die Forderung nach höherer Schubkraft vorhanden, was zur Folge hatte, daß die Kühlung und die Druckfestigkeit der Brennkammer wichtige Probleme wurden. In konventionellen mit Flüssigtreibstoff angetriebenen Raketentriebwerken ist die Brennkammer mit einer Kühlwand versehen, die kanalähnlich aufgebaut ist, um den Erfordernissen für die Kühlung und die Druckfestigkeit zu genügen. Die F i g. 1 und 2 sind eine schematische, perspektivische Darstellung bzw. ein Querschnitt tiner konventionellen Raketenbrennkammer. Wie aus F i g. 2 klar zu ersehen ist, enthält die Brennkammer 1 einen Innenzylinder 2, der aus einem Werkstoff mit hoher thermischer Leitfähigkeit, wie beispielsweise Kupfer oder einer Kupferlegierung hergestellt ist, und einen Außenzylinder 3, der mit dem Innenzylinder 2 verbunden ist. Die Außenwand des Innenzylinders 2 ist, wie es klar von Fig.2 zu ersehen ist, mit einer Mehrzahl von Rillen oder Nuten 4 versehen, die einen Kühlbereich bilden, der kanalartig aufgebaut ist, und es strömt beispielsweise flüssiger Wasserstoff durch diese Rillen 4, um die Brennkammer 1 zu kühlen.

Die oben beschriebene Brennkammer 1 wurde bisher hergestellt, wie es in den F i g. 3 bis 5 dargestellt ist, die perspektivische Teildarstellungen zeigen, durch Herstellen des Innenzylinders 2, durch Bearbeiten der Außenfläche des Innenzylinders 2, um die Rillen 4 zu erzeugen und durch Verbinden des Außenzylinders 3 mit der Außenfläche des Innenzylinders 2. Da jedoch die Raketenbrennkammer 1 sehr hohen Drücken ausgesetzt ist, müssen der Innenzylinder 2 und der Außenzylinder 3

sehr fest miteinander verbunden werden. Da weiterhin die Kühlung der Brennkammer 1 ein höchst wichtiges Problem ist, kann in den Fällen, wenn nach der Verbindung des Außenzylinders 3 die Rillen 4 ein? Verformung in den Querschnitten ihrer Kühlungsöffnung aufweisen oder der Oberflächenzustand der äußeren Oberflächen der Rillen 4, insbesondere der Oberiiächenzustand in dem Bereich, in dem der Außenzylinder den Rillen 4 gegenüber liegt, rauh ist, ein Kühlmedium, wie beispielsweise flüssiger Wasserstoff, sehr rohe Reibungsverluste aufweisen, wenn es durch die Rillen 4 fließt

Daher wurden für die Verbindung des Innenzylinders 2 und des Außenzylinders 3 bisher verschiedene Verfahren, wie beispielsweise Hartlöten, Galvanotechnik, Pulvermetallurgie und Diffusionsverbinden versucht. Jedoch ergab sich, wenn die Fließfähigkeit des Lots gering ist, ein Nachteil, daß eine gleichmäßige VerbindungsstHrke nicht erreicht werden kann. Weiterhin ergab sich im Fall der Galvanotechnik, daß sie verwendet wird, um den Außenzylinder durch Nickel-Elektroplattierung zu erzeugen, eine Schwierigkeit, nämlich daß die elektrolytische Reaktion eine lange Zeit erfordert Weiterhin ergab sich, wenn das Verfahren des Diffusionsverbindens verwendet wird, daß die erreichte Verbindungsgenauigkeit gering war.

Andererseits beschreiben die Deutschen Patentanmeldungen 33 20 556.6 und 33 20 557.4 Verfahren, um die Innenzylinder und die Außenzylinder durch Pulvermetallurgie zu verbinden. Gemäß diesem Stand der Technik enthält dieses Herstellungsverfahren das Herstellen eines Innenzylinders, der an seiner Außenwand mit einer Kühlwand versehen ist, die kanalartig aufgebaut ist und eine Vielzahl von Rillen aufweist, das Füllen der Rillen des Innenzylinders mit Paraffinwachs oder einer Mischung aus Paraffinwachs und Al2O3-Pulver und das Pressen eines Metallpulvers, das um die Außenwand des Innenzylinders angeordnet ist, der seinerseits mit dem Füllmaterial gefüllt ist unter gleichbleibendem Druck bis zu eii.er vorgegebenen Wandstärke, um auf diese Weise den Außenzylinder zu erzeugen.

Jedoch ergab sich wegen der Verwendung von Paraffinwachs oder ähnlichem als Füllmaterial ein Nachteil, daß während des Pressens des Außenzylinders das Paraffinwachs deformiert wird, was zur Folge hat, daß der Außenzylinder mit einigen Metallpulverteilchen geformt wird, die in die Rillen 4 hineinragen und damit die Querschnittsform der Rillen 4 unregelmäßig erzeugt, eine Tatsache, die die Reibungsverluste zwischen dem Kühlmedium und den Wänden der Rillen 4 stark ansteigen läßt. Bei der Füllung mit Paraffinwachs oder ähnlichem verursacht der Druck, der während des kalt-isostatischen Pressens (CIP) angelegt wird, falls Blasen in dem Wachs vorhanden sind, daß das Paraffinwachs Vertiefungen entsprechend der Größe der Blasen aufweist, was zur Folge hat, daß einige der Metallteilchen, die den Außenzylinder bilden, in die Rillen 4 hineinragen. Wenn einmal solche Vorsprünge erzeugt wurden, ist deren mechanisches Entfernen sehr schwierig. Daher ist es wünschenswert, das Vorhandensein von solchen Blasen zu erkennen, bevor der entsprechende Druck auftritt, aber im Fall der Verwendung von Paraffinwachs als Füllmaterial hast sich das Erkennen der Blasen in der Praxis als sehr schwierig erwiesen.

Weiterhin hat das erwähnte pulvermetallurgische Verfahren weitere Nachteile dahingehend, daß die Druckformung des äußeren Zylinders auch ein Formteil erfordert, das innerhalb des innenzylinders angeordnet wird, daß solch ein Formteil schwierig herzustellen ist und daß nach dem Pressen ein Unterschied in der Stärke der Verbindung zwischen der gesinterten äußersten Außenwand des Innenzylinders (die rippenähnlichen Teile zwischen jeweils benachbarten Rillen 4) und dem gesinterten Teil des Außenzylinders vorhanden ist

In einer weiteren deutschen Patentanmeldung (DE-OS 33 07 000) ist ein Verfahren zum Herstellen von Raketenbrennkammern beschrieben, bei dem die Rillen des Innenzylinders mit einem aufgeschlämmten Füllstoff aus Keramikpulver, wasserlöslichem Salz und Wasser ausgefüllt werden. Der Füllstoff wird anschließend durch zweistündiges Erwärmen und Trocknen bei 400⁰C ausgehärtet Danach wird der Außenzylinder aus einer Legierung geformt, und schließlich wird der Füllstoff durch Auswaschen mit heißem Wasser entfernt, so daß Kühlkanäle gebildet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Raketenbrennkammern anzugeben, das eine sehr gute Verbindung zwischen deii Innenzylinder und dem Außenzylinder sicherstellt und nach dessen Anwendung sehr kleine Reibungsverluste auftreten, wenn ein Kühlmedium durch den kanalartigen Kühlungsbereich strömt
Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe bei dem Verfahren der eingangs genannten Art durch das im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebene Merkmal gelöst. Erfindungsgemäß wird das herkömmliche Paraffinwachs oder der Keramikfüllstoff, der als Füllmateriaal verwendet wurde, durch eine Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt, beispielsweise durch Wood'sches Metall ersetzt. Damit kann das Füllmaterial weder verformt werden, noch kann eine Veränderung in der Querschnittsfläche der Kühlrillen auftreten, wenn das Metallpulver um den Innenzylinder, der mit der Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt gefüllt ist, unter Druck geformt wird. Da die den Rillen gegenüberliegenden gesinterten Oberflächenteile es Außenzylinders glatt sind, ist es weiterhin möglich, kanalartige Kühlungsöffnungen zu erreichen, die eine wirksamere Kühlung mit geringeren Reibungsverlusten zur Folge haben. Ein besonderer Gesichtspunkt der Erfindung besteht darin, daß während des Füllens der Rillen der Außenwand des Innenzylinders mit der Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt der Innenzylinder mit der Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt gefüllt wird, um während der Druckformung des Außenzylinders als Kern zu dienen. Die Einfügung des Kerns in den Innenzylinder gemeinsam mit dem Füllen der Rillen des Innenzylinders mit dem Füllmaterial ermöglicht es, den Herstellungs-Vorgang und die Gestaltung des Formkerns für das Pressen nach dem Füllen zu vereinfachen.

Jedoch ist es nicht absolut notwendig, eine Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt als Kern für die Formung des Außenzylinders durch das Pressen zu verwenden. Es kann ein getrennt erzeugter Metallkern in den Innenzylinder eingefügt werden.

In einem weiteren besonderen Gesichtspunkt der Erfindung wird nach dem Füllen eine kupferplattierte Schale an der Außenwand des Innenzylinders, der mit der niedrig schmelzenden Legierung gefüllt ist, gebildet.

Die Bildung einer derartigen kupferplattierten Schale ermöglicht es, die Reibungsverluste des Kühlmediums wesentlich zu vermindern.

Zusätzlich kann als Metallpulver für die Bildung des Außenzylinders während des Pressens Kupferpulver verwendet werden. Jedoch kann das Kupferpulver auch mit Ag- oder Sn-Pulver vermischt sein. Auch kann Kupferpulver verwendet werden, das mit Ag oder Sn plat-

tiert ist, wobei es möglich ist, die Stärke der Verbindung zwischen dem Außenzylinder und dem Innenzylinder weiter zu erhöhen.

In ähnlicher Weise kann, um die Stärke der Verbindung zu erhöhen, die Außenwand des Ihnenzylinders, der mit der niedrig schmelzenden Legierung gefüllt ist, mit Ag oder Sn nach der Füllung mit der niedrig schmelzenden Legierung plattiert werden.

Weiterhin kann nach der Bildung der kupferplattierten Schale zur Verminderung des oben beschriebenen Reibungsverlustes die Außenwand der kupferplattierten Schale mit Ag oder Sn plattiert werden. In diesem Fall ist es möglich, die Reibungsverluste weiter zu vermindern und die Stärke der Verbindung zwischen dem Aüßenzylinder und dem Innenzylinder wirksam weiter zu erhöhen.

Wenn die gepreßte Schicht, die als Außenzylinder dient, gesintert ist, kann deren Außenseite mit einer galvanoplastischen Ni-Schicht versehen werden. Die Verwendung einer derartigen galvanoplastischen Ni-Schicht ermöglicht es, die Dichte und Festigkeit des Außenzylinders weiter zu erhöhen.

Weiterhin kann das Pressen zum Bilden des Außenzylinders in zwei Schritten durchgeführt werden, nämlich dem Schritt zum Pressen der ersten Schicht unter Verwendung beispielsweise von Cu-Pulver und dem Pressen einer Mischung von Pulvern aus Kupfer und einer Superlegierung auf Ni-Basis an deren Außenseite. Nachfolgend kann ein Sintern und ein HIP-Vorgang angewandt werden. In diesem Fall ist es auch möglich, die Dichte und die Festigkeit des Außenzylinders zu erhöhen. Weiterhin kann, nachdem die zweite Schicht aus der Mischung von Pulvern aus Kupfer und der Superlegierung auf Ni-Basis erzeugt wurde, unter Pressen eine Schicht erzeugt werden mittels eines thermoplastischen Pulvers der Superlegierung auf Ni-Basis auf der Außenseite. Dann können der Sintervorgang und der HIP-Vorgang angewandt werden, um den Außenzylinder zu bilden. In diesem Fall erhöht die Bildung der dritten Schicht weiter die Dichte und die Festigkeit des Außenzylinders.

Zusätzlich können die zwei oder drei Schichten, die durch Pressen erzeugt wurden, getrennt durch Pressen erzeugt werden, oder die Pulver, mit denen die zwei oder drei Schichten erzeugt werden, können zuerst in das Formteil gebracht werden und dann gleichzeitig unter Pressen erzeugt werden.

Das Verfahren gemäß der Erfindung wird im folgenden anhand von Zeichnungen detailliert beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische perspektivische Ansicht, die ein Ausführungsbeispiel einer herkömmlichen Raketenbrennkammer zeigt,

F i g. 2 einen Querschnitt durch die in F i g. 1 gezeigte Raketenbrennkammer,

Fig.3—5 perspektivische Teilansichten, die die herkömmlichen Schritte bei der Erzeugung der in den F i g. 1 und 2 dargestellten Raketenbrennkammern zeigen, wobei F i g. 3 einen Innenzylinder zeigt, F i g. 4 den Innenzylinder mit einem kanalartig aufgebautem Kühlbereich an seiner Außenwand zeigt und F i g. 5 den Innenzylinder und einen mit diesem verbundenen Außenzylinder zeigt

F i g. 6 und 7 Teile von Querschnitten, die die Schritte der Ausführung einer ersten Ausführungsform der Erfindung veianschaulichen, wobei Fig.6 die Bildung einer Cu-plattierten Schicht nach dem Füllvorgang und F i g. 7 die Verbindung mit dem Außenzylinder zeigt,

F i g. 8 und 9 Ansichten, die eine Raketenbrennkammer zeigen, die durch die in den in den F i g. 6 und 7 gezeigten Schritten hergestellt wurde, wobei F i g. 8 einen Längshalbschnitt und F i g. 9 einen Querhalbschnitt zeigt,

Fig. 10 einen Teil eines Querschnittes, der den Aufbau einer Raketenbrennkammer zeigt, die durch eine zweite Ausführungsform der Erfindung erreicht wid,
Fig. 11 einen Teil eines Querschnittes, der den Aufbau einer Raketenbrennkammer zeigt, die durch eine dritte Ausführungsform der Erfindung erreicht wird und Fig. 12 einen Teil eines Querschnittes, der den Aufbau einer Raketenbrennkammer zeigt, die durch eine vierte Ausführungsform der Erfindung erreicht wird.

Id Zunächst wird durch Bearbeitung ein Innenzylinder aus sauerstofffreiem Kupfer hergestellt, der an seiner Außenwand mit einem Kühlbereich versehen ist, der kanalartig aufgebaut ist und eine Vielzahl von Rillen aufweist. Der Innenzylinder wird dann vollständig in geschmolzenes Wood'sches Metall getaucht oder das letztere wird in eine Form gegossen, die den Innenzylinder enthält, wobei die Außenwand und die Innenseite des Innenzylinders mit Wood'schem Metall gefüllt sind. Zusätzlich kann der Innenzylinder, um Schmelzfehler zu vermeiden, wie beispielsweise Hohlräume in Folgen von Schrumpfen, Luftblasen, oder um das Fließen zu verbessern, nach dem Gießen einem Gasdruck ausgesetzt werden, der einen Druck bis zu 80 N/cm² aufweist, womit ein Zusammenziehen und eine Verformung des Wood'schen Metalls während des isostatischen Pressens wirksam verhindert werden kann. Wenn das Wood'sche Metall oder das Füllmaterial sich gefestigt hat, wird das am Rand überstehende Wood'sche Metall durch Bearbeitung entfernt. Wenn das Wood'sche Metall gegossen wird, kann ein Metallkern, beispielsweise aus Eisen oder rostfreiem Stahl, in die Innenseite, d. h. den Hohlteii des Innenzylinders eingefügt werden kann, um auf diese Weise die Menge an zu gießendem Wood'schem Metall zu vermindern. Andererseits kann ein Metailkern von derselben Form wie der Hohlteil des Innenzylinders in die Innenseite des Innenzylinders eingefügt werden.

Zusätzlich kann Wood'sches Metall, das als niedrig schmelzende Legierung dient und als Füllmaterial verwendet wird, derart hergestellt werden, daß es eine Schmelztemperatur von etwa 50 bis 200⁰C hat und zwar durch geeignete Auswahl der Verhältnisse seiner Komponenten. Das Entfernen des Wood'schsen Metalls wird durch seine Erhitzung auf eine Temperatur im Bereich zwischen 100 und 250⁰C erreicht. Jedoch ist es erforderlieh, eine optimale Beschaffenheit des Wood'schen Metalls auszuwählen, in dem seine Härte und seine Benetzbarkeit im Hinblick auf das Kupfer an der Oberfläche der Rillen berücksichtigt wird, die den kanalartig aufgebauten Kühlbereich darstellen, der um die Außenv/and den Innenzylinders gebildet ist

Wie in F i g. 6 dargestellt ist, wird der Innenzylinder 12, bei dem Wood'sches Metall 15 in seine Rillen an der Außenwand eingefüllt ist und Wood'sches Metall 16 in den inneren Hohlraumbereich eingefüllt ist, an seiner Außenwand mit einer Cu-plattierten Schale 17 versehen. Wie weiter unten beschrieben werden wird, wird in dem Fall, bei dem Metallpulver als ein Werkstoff verwendet wird, um den Außenzylinder durch Pulvermetallurgie zu erzeugen, in Abhängigkeit von der Kühlbedingung der Raketenbrennkammer, der Teilchendurchmesser des Metallpulvers größer als die Dicke der Geschwindigkeitsgrenzschicht des Kühlmediums, was zu einem sehr großen Reibungsverlust führt, wenn das

Kühlmedium durchströmt. In dieser Ausführungsform wird, um einen derartigen Reibungsverlust zu vermeiden, die Cu-plattierte Schale 17 an der Außenwand des Innenzylinders 12 gebildet, nachdem letztere mit Wood'schem Metall gefüllt wurde.

Die äußere Oberfläche der kupferplattierten Schale 17 wird einer Oberflächenreinigungsbehandlung unterworfen, bei der Sandpapier oder eine Säure verwendet wird, wobei eine saubere und aktivierte Oberfläche erzeugt wird. Diese Oberflächenbehandlung wird durchgeführt, um die Festigkeit der Verbindung mit dem Außenzylinder durch den nachfolgend durchgeführten Sintervorgang zu erhöhen. Bei dieser Oberflächenbehandlung ist es auch möglich, die Festigkeit der Verbindung nach dem Sintervorgang durch die Anwendung eines Ag- oder Sn-Plattierungsvorganges zu erhöhen.

Der Innenzylinder 12, der an seiner Außenwand mit der Cu-plattierten Schale 17 versehen ist, wird dann in einen zylindrischen Formkörper 18 eingebracht, wie in F i g. 7 dargestellt, und es wird Kupferpulver in den Zwischenraum zwischen dem Formkörper 18 und der Cuplattierten Schicht 17 eingefüllt. Das Kupferpulver, das verwendet wird, ist vorzugsweise elektrolytisch erzeugtes Kupferpulver von —250 Siebweite und von erhöhter Kompressibilität. Wenn der Füllvorgang durchgeführt wird, wobei der Formkörper 18 in Schwingungen versetzt ist oder eine Entgasungsbehandlung stattfindet, um die Luft vom Innenraum des Formkörpers 18 mittels einer Vakuumvorrichtung zu entfernen, dann kann die Füllungsdichte größer und einheitlich werden, und damit können die Festigkeit und andere Merkmale nach dem Formvorgang und dem Sintervorgang verbessert werden, und eine Änderung der Merkmale kann verhindert werden. Die Schicht 19 aus eingefülltem Pulver (siehe F i g. 7) wird dann isostatisch gepreßt Der Druck ist vorzugsweise 1 kbar oder höher. Die Formdichte schwankt mit dem Füllungsverfahren der Entgasungsbehandlung und der Teilchengröße, aber es ist wünschenswert, daß die Dichte des CIP-Preßkörpers größer als etwa 70% der theoretischen Dichte ist. Wenn sie unterhalb dieser Zahl ist, wird die Sinterbedingung für das Erreichen von Dichten über 90% der theoretischen Dichte begrenzt.

Um die Füllung aus Wood'schem Metall von dem frischen Preßkörper zu entfernen, wird letzterei auf eine Temperatur von 100 bis 250⁰C erhitzt um die Wood'schen Metallmassen 15 und 16 zu schmelzen und die letzteren werden aus den Rillen 14 und der Innenseite des Innenzylinders 12 entfernt In diesem Fall ist es wichtig, daß dieser Vorgang in einer Atmosphäre durchgeführt wird, die das Kupfer im Innenzylinder und in der geformten Schicht 19, die den Außenzylinder bildet, nicht oxydiert z. B. in einer ^-Gas-Atmosphäre, in einem Vakuum oder in einer Ar-Gas-Atmosphäre. Anschließend wird ein Sintervorgang durchgeführt Was die Sinterbedingungen betrifft, ist die Sintertemperatur im allgemeinen 850 bis 950⁰C, die Sinterzeit 30 Minuten bis 2 Stunden und die Atmosphäre ist Vakuum, Ar-Gas oder H2-Gas. Der Aufbau der Raketenbrennkammer, die auf diese Weise erreicht wird, ist in den F i g. 8 und 9 dargestellt

Bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung kann zur Erhöhung der Festigkeit des Außenzylinders 19 nach der Durchführung des Sintervorgangs die Außenseite durch ein Ni-Plattierungsverfahren mit Ni plattiert werden. In diesem Fall folgt auf die Ni-Plattierung eine letzte Bearbeitung, um dem Außenzylinder eine vorgegebene Größe zu geben, und damit den Außenzylinder 19 zu vervollständigen. Der Aufbau der Raketenbrennkammer, die auf diese Weise erreicht wird, ist in einer teilweisen Schnittdarstellung in Fig. 10 gezeigt. Wie aus Fig. 10 klar ersehen werden kann, wird eine Ni-Schicht 20 an der Außenseite des aus Kupferpulver hergestellten Außenzylinders 19 erzeugt.

In den bisher beschriebenen Ausführungsformen wurde die durch Pressen hergestellte Schicht 19 des Außenzylinders durch einen einzigen Schritt hergestellt, aber die Erfindung ist darauf nicht beschränkt. Folglich kann, wie im folgenden beschrieben wird, das Pressen auch in zwei oder mehr Schritten durchgeführt werden. Fig. 11 ist ein Teil eines Querschnittes, der den Aufbau einer Raketenbrennkammer zeigt, die durch eine dritte Ausführungsform der Erfindung erreicht wird. In diesem Fall enthält die durch Pressen hergestellte Schicht 19 eine erste durch Pressen hergestellte Schicht 19a und eine zweite durch Pressen hergestellte Schicht 196. In dem Verfahren zur Herstellung der Raketenbrennkammern gemäß dieser Ausführungsform wird an der Außenwand des Innenzylinders 12 der mit nicht dargestelltem Wood'schem Metall aufgefüllt ist, Kupferpulver druckgeformt, um die erste Schicht 19a zu bilden, an deren Außenseite die zweite Schicht 196 unter Verwendung einer Mischung eines Pulvers aus einer Superlegierung auf Ni-Basis und eines Kupferpulvers gebildet. Da die Schicht 19, die den Außenzylinder bildet, auf diese Weise durch zweistufiges Pressen gebildet wird, und da das Pulver aus der Superlegierung auf Ni-Basis in der Außenseite enthalten ist, kann die Festigkeit des Außenzylinders wirksam verbessert werden.

Wie in Fig. 12 dargestellt ist, kann die Schicht 19 durch einen aus drei Stufen gebildeten Schritt erzeugt werden. In diesem Fall wird, ähnlich dem in F i g. 11 dargestelltem Aufbau, eine erste Schicht 19a unter Verwendung von Kupferpulver gebildet, dann eine zweite Schicht 19Z? unter Verwendung von Kupferpulver gemischt mit dem Pulver aus der Superlegierung auf Ni-Basis gebildet und an deren Außenseite wird eine dritte Schicht 19c gebildet, wobei thermoplastisches Pulver aus einer Superlegierung auf Ni-Basis verwendet wird, um auf diese Weise die Schicht 19, d. h. den Außenzylinder zu erzeugen.
Zusätzlich ist es, um die Schichten 19a. 19b und 19c.

die in den F i g. 11 und 12 dargestellt sind, zu erreichen, nicht unbedingt notwendig, diese getrennt dem Pressen zu unterwerfen; beispielsweise können die mit Pulver gefüllten Schichten auch durch die Anwendung der Zentrifugalkraft gebildet werden, und dann können sie gleichzeitig preßgeformt werden.

Zusätzlich können im Fall der Herstellung der Schicht 19 in einem mehrschichtigen Aufbau mit zwei oder mehr Schichten die erste Schicht 19a aus Kupferpulver und die anderen Schichten 19£> und 19c zur theoretisehen Dichte verdichtet werden durch heißisostatisches Pressen (HIP-Verfahren), das auf den Sintervorgang folgt Weiterhin kann bei der Herstellung des Außenzylinders in einem derartigen mehrschichtigen Aufbau das Wood'sche Metall, das als Füllmaterial in den Rillen dient, durch ein Füllmaterial ersetzt werden, das einen genügenden Hitzewiderstand unter hohen Temperaturen während des HIP-Verfahrens hat und das nach dem HIP-Verfahren leicht aus den Rillen entfernt werden kann, beispielsweise ein Keramikpulver wie Tonerde oder derartige anorganische Verbindungen wie Kalziumphosphat. Es muß in diesem Fall hervorgehoben werden, daß die Dichte der einzelnen Schichten allein durch das HIP-Verfahren erreicht werden kann, wobei

9

der vorhergehende Sintervorgang weggelassen wird.

Außerdem ist in der Ausführungsform, bei der die Schicht 19 einen dreischichtigen Aufbau aufweist, wie er in F i g. 12 dargestellt ist, das Pulver aus der Superlegierung auf Ni-Basis für die zweite Schicht 19£> Vorzugsweise ein kugelförmiges Pulver, das durch die übliche Gaszerstäubung oder Vakuumzerstäubung erzeugt wird. Beispiele sind Rene 95, INlOO, Ast roloy und Merl 76. Was das thermoplastische Pulver aus der Superlegierung betrifft, das verwendet wird, um die dritte Schicht 19c zu bilden, wird ein Pulver bevorzugt, das auf einfache Weise bis zur theoretischen Dichte bei niedriger Temperatur und niedrigerem Druck verfestigt werden kann als bei der herkömmlichen HIP-Behandlungstemperatur und dem Druck dadurch, daß ihm durch eine Vorbehandlung durch eine Walzenmühle, einer Zerreibeinrichtung oder einer Kugelmühle diese Eigenschaften verliehen werden.

Somit kann eine HIP-Behandlung bei einer Temperatur von etwa 950⁰C angewandt werden, welche niedriger ist als die übliche HIP-Behandlungstemperatur für eine Superlegierung. Damit können die erste Schicht 19a und die zweite Schicht 19£> aus einem Pulver aus einer Superlegierung auf Ni-Basis zur gleichen Zeit verdichtet werden.

In dem Herstellungsverfahren, bei dem zwei oder mehr Schichten erzeugt werden, wie bei den Ausführungsformen, in den F i g. 11 und 12, wird es vorgezogen, um die Permeabilität der ersten Schicht auf Kupferbasis, zu eliminieren, eine Cu-plattierte Schale an der Außenwand des Innenzylinders zu erzeugen, nachdem das Wood'sche Metall in die Rillen eingefüllt wurde, die an der Außenwand des Innenzylinders gebildet sind. Weiterhin kann derselbe Effekt selbst dann erreicht werden, wenn eine dünnere plattierte Schicht unter der Verwendung von Ag oder Sn anstelle von Cu verwendet wird.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

40

45

50

55

co

«5

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer Raketenbrennkammer, bei dem ein Innenzylinder hergestellt wird, der an seiner Außenwand mit kanalartig aufgebauten Kühlwänden versehen ist und eine Mehrzahl von Rillen aufweist, bei dem die Rillen des Innenzylinders ausgefüllt werden, bei dem ein um die Außenwand des Innenzylinders angeordnetes Metallpulver bis zu einer vorgegebenen Dicke gepreßt wird, um einen Außenzylinder zu bilden, und bei dem die Anordnung nach dem Pressen gesintert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen (14) des Innenzylinders (12) vor der Druckformung des den Außenzylinder (19) bildenden Metallpulver mit einer Legierung (15) mit niedrigem Schmelzpunkt ausgefüllt werden.

2. Verfahren zur Herstellung einer Raketenbrennkammer, dadurch gekennzeichnet, daß bei Einfüllen der Legierung (15) mit niedrigem Schmelzpunkt gleichzeitig eine Legierung (16) mit niedrigem Schmelzpunkt in den Innenraum des Innenzylinders eingefüllt wird, um während der Druckformung des Außenzylinders (19) als Kern zu dienen.

3. Verfahren zur Herstellung einer Raketenbrennkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Einfüllen der Legierung (15) mit niedrigem Schmelzpunkt ein Metallkern, der als Kern während der Druckformung des Außenzylinders (19) dient, gleichzeitig in den Innenraum des Innenzylinders eingeführt wird.

4. Verfahren zur Herstellung einer Raketenbrennkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Auffüllen der Rillen (14) mit der Legierung (15) mit niedrigem Schmelzpunkt die Außenwand des Innenzylinders (12), der mit der Legierung (15) mit niedrigem Schmelzpunkt ausgefüllt ist, mit einer Cu-plattierten Schale (17) versehen wird.

5. Verfahren zur Herstellung einer Raketenbrennkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als den Außenzylinder (19) bildendes Metallpulver Kupferpulver gepreßt wird, dem eine kleine Menge von Ag- oder Sn-Pulver hinzugefügt worden ist.

6. Verfahren zur Herstellung einer Raketenbrennkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß (während der Druckformung) als den Außenzylinder (19) bildendes Metallpulver Kupferpulver gepreßt wird, das mit Ag oder Sn plattiert worden ist.

7. Verfahren zur Herstellung einer Raketenbrennkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Einfüllen der Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt die Außenwand des Innenzylinders (12), der mit der Legierung (15) mit niedrigem Schmelzpunkt gefüllt ist, mit Ag oder Sn plattiert wird.

8. Verfahren zur Herstellung einer Raketenbrennkammer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß (nach der Erzeugung) die Cu-plattierte Schale (17) mit Ag oder Sn plattiert wird.

9. Verfahren zur Herstellung einer Raketenbrennkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt Wood'sches Metall (15,16) eingefüllt wird.

10. Verfahren zur Herstellung einer Raketenbrennkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem "Sintern die Außenwand (19) mit einer galvanoplastisch aufgebrachten Ni-Schicht (18) versehen wird.

11. Verfahren zur Herstellung einer Raketenbrennkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung des Außenzylinders eine erste, innenliegende Schicht (19a,} aus Cu-Pulver oder einer Mischung mit Ag oder Sn, und eine zweite, auf der Außenseite der Schicht (19a) liegende Schicht (i9b) aus Cu oder seiner Mischung mit einer Legierung auf Ni-Basis gepreßtwerden.

!2. Verfahren zur Herstellung einer Raketenbrennkammer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß auf der zweiten Schicht (19b) eine dritte Schicht (19c) aus thermoplastischem Pulver aus einer Superlegierung auf Ni-Basis gepreßt wird.

13. Verfahren zur Herstellung einer Raketenbrennkammer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß auf der zweiten Schicht (i9b) eine dritte Schicht (19c) aus einer thermoplastischen Superlegierung gepreßt wird.

14. Verfahren zur Herstellung einer Raketenbrennkammer nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten nach dem Pressen gesintert und anschließend isostatisch heißgepreßt werden.