[發明專利]一種用于雙組元推力器鈦合金噴注器的釬焊方法

無效

• 申請號: 201110361784.7
• 申請日: 2011-11-15
• 公開（公告）號: CN102528197A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 汪鳳山;毛曉芳;張志偉;王平;陳磊;張杰;蔡坤;賈春林;劉暢;孫民;張鳳;何孟琪
• 申請（專利權）人: 北京控制工程研究所
• 主分類號: B23K1/008
• 分類號: B23K1/008;B23K1/20
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術領域

本發明屬于航天結構加工技術領域，特別涉及一種用于雙組元推力器鈦合金噴注器的新型釬焊方法。

背景技術

雙組元推力器是航天器姿態控制主要的反作用力執行部件，通過噴出高溫、高速燃氣產生推力，保持航天器姿態控制和軌道轉移。其中噴注器是雙組元推力器實現推進劑供給、霧化的關鍵部件，其性能直接影響到推力器整機的性能。目前，雙組元推力器噴注器由于零件數量較多，零件之間多采用真空釬焊方式連接，釬焊縫數量很多。特別是現有的噴注器推進劑流道的直管與法蘭和噴注組件之間的釬焊，采用直管與圓孔焊接形式，其配合間隙難以控制，對中準確性難以保證，會導致噴注器流道存在因釬焊縫強度不足而導致泄漏的風險。

航天領域中對于推力器的密封性要求很高，而真空釬焊對于配合間隙和焊接工藝參數要求很高，且強度較低，目前缺乏有效的無損檢測手段和有效的判定標準，釬焊縫存在著因強度不足、不能耐受航天器發射及星箭分離階段的高強度振動而發生泄漏的風險。一旦發生噴注器焊縫出發生泄漏，則將直接導致整臺推力器失效，甚至有導致整個推進分系統失效，乃至整個航天器失效的風險。因此，解決雙組元推力器鈦合金噴注器焊縫強度低的問題，消除泄漏風險在航天領域有著重要的實際意義。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術不足，提供一種釬焊縫強度高、配合間隙適用范圍更寬、裝配簡單、可靠性高的釬焊方法。

本發明的技術解決方案是，一種用于雙組元推力器鈦合金噴注器的釬焊方法，包括以下步驟：步驟1，將釬焊縫設置為直管與錐度孔配合形式，直管與錐度孔底部為過盈配合；步驟2，加填料進行焊接；步驟3，在900℃-1000℃之間保溫3-20分鐘；步驟4，在850℃-950℃之間強化處理3-10小時；步驟5，隨爐冷卻。

所述步驟1中錐度孔的錐度范圍為1∶20-1∶100。

所述步驟3中的保溫溫度為900℃-1000℃，保溫時間為3-20分鐘。

所述步驟4中的強化溫度為850℃-950℃，強化處理時間為3-10小時。

本發明與現有技術相比的優點在于：

(1)本發明將釬焊縫設置為直管與錐度孔配合形式，直管與錐度孔底部為過盈配合，保證了推進劑管道裝配時的自對中，保證焊料不堵塞通道，控制孔壁的錐度，確保釬焊縫有效焊合，從而避免了因間隙周向不均勻而導致的釬焊縫局部強度下降問題。

(2)通過增加釬焊保溫后的強化處理工藝方法，保證了在配合間隙在較大范圍(0.01～0.12mm)內均能保證焊縫結構強度，提高了噴注器釬焊可靠性，基本消除了噴注器推進劑泄漏的風險。

(3)本發明通過引入錐度孔結構及釬焊保溫后的強化處理工藝方法，保證了孔軸之間的自對中，且對于配合間隙的適用范圍更寬，從而降低了噴注器的裝配難度，提高了產品的性能一致性。

附圖說明

圖1為本發明新型釬焊結構示意圖；

圖2為焊縫局部放大圖；

圖3為實施例的釬焊工藝流程示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的具體實施方式進行進一步的詳細描述。本實施例中，以雙組元推力器鈦合金噴注器的三處直管與圓孔配合的釬焊縫為例。

如圖1所示，1、2、3為噴注器與推進劑流道相關的三處直管與圓孔配合的釬焊縫位置。

首先，將此三處釬焊結構更改為直管4、錐度孔5配合結構，直管4與錐度孔5的底部為過盈配合，通過設置錐度孔5深度為2mm-3mm，保證二者之間配合間隙為0.01mm～0.12mm。

如圖2所示，釬焊縫處的直管4保持不變，錐度孔5的錐度為1∶20-1∶100之間，可根據焊接材料的不同選擇。本實施例中，錐度選擇1∶70。裝配時，由于錐度孔的作用，直管與錐度孔底部為過盈配合，可實現直管自然對中，從而保證了釬焊縫的周向均勻性。

加填料焊接完成后，在一定高溫下保溫一段時間后再進行強化處理。通常，根據常用鈦合金材料的熱力學性質，以及適用于該材料的釬焊料融化溫度，保溫溫度范圍為900℃-1000℃，保溫時間3-20分鐘；強化處理溫度850℃-950℃，強化處理時間3-10小時。本實施例中，焊接材料高溫鈦合金材料，選擇其保溫溫度950℃，保溫時間5分鐘；強化處理溫度900℃，強化處理時間8小時。然后將焊件隨爐冷卻。

如圖3所示，為實施例的釬焊工藝流程示意圖。

通過工藝試驗對釬焊后材料強度進行檢測，本實施例中，采用本發明的焊接方法，在配合間隙0.01mm～0.12mm的范圍內剪切強度大于200MPa。