«Энергия» - «Буран»

     Одной из основных проблем при подготовке производства в выборе варианта была сварка корпусов баков. Известно, что менее рискованной с точки зрения возможности образования дефектов в сварном шве является сварка, когда шов располагается в горизонтальном положении и ванночка расплавляемого металла находится ниже сварочной головки. Так в основном варятся баковые конструкции большинства ракет. Анализ накопленных данных по качеству сварных соединений показал, что пористость сварного шва, образование каверн, раковин - основные причины ухудшения прочностных свойств сварки. Предел прочности сварного шва на растяжение практически линейно зависит от процента общей пористости в поперечном сечении испытуемого образца. Наиболее устойчивый процесс сварки с высоким качеством шва - это сварка в нижнем подовом положении сварного шва.

     Однако при больших размерах свариваемых частей, их малой жесткости горизонтальная сварка требует изготовления трудоемкой оснастки для заневоливания свариваемых частей с целью сохранения геометрии и больших производственных площадей для размещения стапельного оборудования сборки баков в горизонтальном положении. Была принята технология весьма простая, которая не требовала больших площадей и крупной оснастки. Суть ее заключалась в том, что наращивание секций баков проводилось вертикально вверх. Бак рос в стапеле в высоту. Нижняя секция становилась базовой. Верхняя секция - кольцо - разжималось в пределах упругих деформаций и плотно насаживалось на нижнюю - базовую. Точность изготовления стыкуемых диаметров достаточно высокая - разность периметров стыкуемых кромок составляет не более трех мм. Эта технология избегала изменения геометрии, которая присуща горизонтальной сборке, но вынуждала искать методы и отрабатывать сварку так называемых "пристеночных" швов.

     На этом же стенде вертикальной сборки производилось несколько вспомогательных операций фрезеровки свариваемых кромок секций, мехобработки сварного шва.

     Сборка и сварка сферических и оживальных днищ производится в формообразующих стапелях с выполнением операций сборки, фрезеровки свариваемых кромок лепестковых секторов днищ и сварки без перезакрепления этих элементов.

Стапель для сборки меридиональных швов сферических днищ баков

     Основным способом сварки была определена электроннолучевая сварка, позволяющая получить соединения со свойствами, близкими к основному металлу. Качество сварки зависит от внешней среды, поэтому технологическим проектом оценивался вариант создания камер общего вакуумирования. Однако он был отвергнут из экономических соображений. Было принято направление создания электроннолучевых сварочных установок с локальным вакуумированием. Сварочная установка "Луч-4" и дальнейшие ее модификации "Луч-4М" и "Луч-4М2" с внедренной технологией сварки продольных сварных швов с вакуумированием позволили достичь высокого качества сварных швов цилиндрических секций бака горючего.

     Появившиеся технические трудности в создании камер локального вакуумирования для сварки продольных и кольцевых швов оживального и сферического днищ, круговых швов фланцев с оболочками днищ и секций, кольцевых швов емкостей вынудили применить для этих соединений способ высокоскоростной импульсно-дуговой сварки плавящимся электродом в среде инертного газа гелия. По своим показателям этот вид сварки практически не уступает по качеству сварного шва электронно-лучевой сварке. Эти виды сварок отрабатывались в тесном контакте с институтом имени Е.О.Патона.

     В процессе отработки сварных кольцевых швов возникла необходимость устранения дефектов - занижений и подрезов глубиной до 0,5 мм по всей длине шва. Учитывая:, что эти дефекты связаны со спецификой формирования сварного шва на вертикальной стенке, был отработан прием дополнительного "разглаживающего" прохода методом гелиево-дуговой сварки без присадки на малых токах. Кроме того, сварка кольцевых швов с толщиной свариваемых кромок 40 мм выполняется в двухстороннюю симметричную щелевую разделку с равномерным заполнением разделки с лицевой и обратной сторон шва, что позволило исключить значительные угловые деформации, достигающие 10 мм на базе 300 мм.

     При сварке фланцев с оболочками свариваемые кромки предварительно выгибаются, что позволило в сочетании с электронно-лучевой сваркой до минимума снизить деформации днищ при сварке. Учитывая, что в процессе производства не исключены случаи повреждения оболочки баков и их элементов, проведены поисковые работы по созданию технологии их ремонта. Принятый смелый вариант ремонта с использованием сварки взрывом успешно опробован на реальной конструкции бака.

     Для сварки поперечных отсеков применяется контактно-стыковая сварка на контактно-сварочной машине К-754. Машина позволяет сваривать шпангоуты сечением 35000 мм2 (реальное сечение шпангоутов - 25000). Применение этого вида сварки наряду с высоким качеством сварного шва сократил технологический цикл сварки в тридцать раз.