[發(fā)明專利]弧面格柵結構及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811459868.2
• 申請日: 2018-11-30
• 公開（公告）號: CN109454352B
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發(fā)明（設計）人: 胡佩佩;張登明;歐陽自鵬;成群林;曹熙勇;金誠;徐愛杰
• 申請（專利權）人: 上海航天精密機械研究所
• 主分類號: B23K31/02
• 分類號: B23K31/02;B23K33/00;B23K26/21
• 代理公司: 上海段和段律師事務所 31334
• 代理人: 李佳俊;郭國中

本發(fā)明提供了一種弧面格柵結構及其制備方法，通過采用葉片插入舵骨、舵框上凹槽的接頭形式，采用立向上焊接工位，先焊接焊縫一半長度，再整體翻轉后焊接另一半長度的工藝措施，有效解決焊縫貫穿舵面帶來的施工難題，并大幅簡化操作過程，提高格柵舵面的制造質量和效率。

技術領域

本發(fā)明涉及制造特定金屬物品領域，具體地，涉及一種弧面格柵結構及其制備方法。

背景技術

美國Space X的獵鷹火箭成功回收表明，重復利用火箭運載系統(tǒng)是可行的，在回收過程中，需要用到格柵舵面。前期Space X采用的是鋁合金+涂層的舵面，后期為了從更高高度回收火箭的可行性與可靠性，更換成了鈦合金格柵結構，該方案雖然比鋁制結構更重，但不需要涂層，飛行可控性更好，而且可以無需維護直接重復使用，目前采用鑄造加工方式。分析表明，純鈦熔點高達1678℃，鑄件格柵結構的壁厚建議不低于8mm，鈦合金在機加工性方面也屬于難加工材料，格柵結構也限制了機加工工藝的實現，因此，總體制造成本高昂，“格柵舵面可能是獵鷹9火箭身上最昂貴的單個部件”。

國內此前尚未有重復利用火箭運載系統(tǒng)的針對性研究，其他行業(yè)應用的格柵結構，也主要采用超塑成形和擴散連接技術來制造，中國專利ZL201110203313.3(公開號CN102248383B，公開日2013.4.10)、ZL201410332012.4(公開號CN104174751B，公開日2016.8.24)和ZL201610740254.6(公開號CN106363375B，公開日2018.7.13)等均提出了針對性的解決方案，可以利用鈦合金薄板制造出相對規(guī)則形式的封閉腔，最后可以質量較好的鈦合金格柵結構。但超塑成形和擴散連接技術方案也存在一些固有的問題：一是技術本身不可避免的如材料利用率低，超速成形帶來的尺寸減薄，擴散連接的不完全焊合，以及900℃以上的熱循環(huán)對材料的損傷等；二是技術過程復雜，門檻較高，對于葉片厚度規(guī)格不一致、葉片和邊框的夾角不統(tǒng)一，以及幅面尺寸較大的格柵結構，其適應性和經濟型受到顯著影響。

鈦合金焊接結構件通?？梢宰屧O計更加輕量化，鈦合金激光焊接性良好，接頭性能通?？梢赃_到母材強度。中國專利CN107717224A(公開日2018.2.23)公開了一種鈦合金空心輕量化翼面的加工方法，針對平面結構的大尺寸鈦合金蒙皮骨架封閉結構，提出了激光焊接方法，內部芯格類似于格柵結構，但該方案的相鄰筋板(相當于格柵葉片)的連接是通過分別與連接筋的激光焊接來間接連接，邊框也配合采用整體邊框和分體邊框組合而成，工藝過程復雜且焊接變形大，需要整體熱校形，成本較高。

針對可重復使用運載火箭對舵面的需求，國內參考了Space X的早期的鋁合金格柵結構，以常規(guī)格柵為基本樣式，在平面單框格柵的基礎上，增加了鈦合金舵骨結構，舵骨貫穿整個格柵。舵面整體上下輪廓表面為圓柱形。其中，舵骨結構厚度比舵框更厚，其厚度采用梯度結構設計，提出了一種弧面鈦合金格柵結構舵面。舵面整體上下圓柱形輪廓表面所在的圓筒面與運載貯箱外表面同軸。

發(fā)明內容

針對現有技術中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種弧面格柵結構及其制備方法。

根據本發(fā)明提供的一種弧面格柵結構，包括舵骨、舵框以及葉片；所述舵骨和葉片設置在舵框內部；所述舵骨與舵框相連；

-葉片與舵骨相連；和/或

-葉片與舵框相連。

優(yōu)選地：

-所述舵骨與葉片相連處設置有合適尺寸的凹槽；和/或

-所述舵框與葉片相連處設置有合適尺寸的凹槽；

其中，所述合適尺寸，是指能夠與葉片的端部配合的凹槽尺寸。

根據本發(fā)明提供的一種弧面格柵結構的制備方法，包括如下步驟：