專利名稱：：動態(tài)加壓過渡液相擴散焊接復(fù)合夾層噴管制造技術(shù)
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明可應(yīng)用于液體火箭發(fā)動機噴管的制造，也可用于其他需要通過焊接方式實現(xiàn)夾層結(jié)構(gòu)的構(gòu)件。二
背景技術(shù)：
：復(fù)合夾層結(jié)構(gòu)噴管是液體火箭發(fā)動機噴口的常用結(jié)構(gòu)，其通常由帶有溝槽的內(nèi)壁和外壁通過焊接組成。目前，復(fù)合夾層結(jié)構(gòu)噴管的制造主要有兩種方式一是在溝槽內(nèi)壁上通過電鑄的方式生成外壁，該方法周期長，通常需3到6個月時間，且電鑄出來的外壁為鑄造組織，強度、塑性和疲勞性能較差；二是通過真空釬焊、電子束悍等方法將事先加工好的內(nèi)外壁進行焊接，通過這些焊接制造出來的復(fù)合夾層結(jié)構(gòu)噴管的內(nèi)外壁之間的焊接強度相對較低，焊合率也偏低，釬焊方法也容易使夾層的通道發(fā)生堵塞。動態(tài)加壓過渡液相擴散焊接法是一種新的制造此類復(fù)合夾層結(jié)構(gòu)噴管的方法，利用本專利制造出來的復(fù)合夾層結(jié)構(gòu)噴管在焊接強度、幾何尺寸精度、周期等方面都有明顯的優(yōu)勢。通過本專利制造出來的與通過其他方式制造出來的噴管在性能方面的對比見下表。<table>tableseeoriginaldocumentpage3</column></row><table>
發(fā)明內(nèi)容1、目的該方案為國內(nèi)、國際首次采用動態(tài)加壓過渡液相擴散焊法制造復(fù)合夾層結(jié)構(gòu)噴管，通過本專利制造復(fù)合夾層結(jié)構(gòu)噴管可大大縮短此類構(gòu)件的制造周期，提高構(gòu)件的焊接強度、避免通道堵塞、提高復(fù)合夾層結(jié)構(gòu)噴管的綜合性能。2、技術(shù)方案在溝槽內(nèi)壁外表面和外壁內(nèi)表面通過離子注入、氣相沉積、鍍層等方式進行表面改性處理，此改性層將在擴散焊接時形成過渡液相，以便焊接，改性層厚度(或深度)在0.0030.02mm范圍內(nèi)；在一定的溫度、真空度(或保護氣氛中)下，通過對內(nèi)外壁之間的焊接面實時施加擴散焊接力實現(xiàn)動態(tài)加壓(根據(jù)結(jié)構(gòu)和材料不同,焊接壓力可控制在0.150MPa范圍內(nèi))，此動態(tài)加壓一直延續(xù)到整個擴散焊接過程結(jié)束；在工件焊接面溫度達到擴散焊接溫度后，表面改性層開始出現(xiàn)液相以彌合內(nèi)外壁之間的微觀間隙，提高內(nèi)外壁焊接面處的貼合狀態(tài)進而提高焊接強度；在表面改性層開始出現(xiàn)液相(即過渡液相)后，改性層與基體材料之間開始進行合金化轉(zhuǎn)變，形成新的合金相，隨即過渡液相的熔點升高，進入等溫凝固階段，等溫凝固結(jié)束(合金化過程結(jié)束)后即完成了動態(tài)加壓過渡液相擴散焊接。3、效果通過動態(tài)加壓過渡液相擴散焊接法制造復(fù)合夾層結(jié)構(gòu)噴管制造周期、制造成本及性能方面均有明顯優(yōu)勢1)制造周期短，所有焊縫一次整體焊接；2)焊縫處為面連接，構(gòu)件整體焊接強度高；3)由于動態(tài)加壓可以提高內(nèi)外壁之間的貼合度，提高了內(nèi)外壁之間的焊合率，焊合率可達到100%;4)由于不需要在焊接面增加厚的釬焊料，不會產(chǎn)生通道堵塞現(xiàn)象；5)焊縫處的強度與基體材料強度相同，無焊接熱影響區(qū)；6)焊縫處組織為變性組織，提高了構(gòu)件的疲勞壽命。四圖1為復(fù)合夾層結(jié)構(gòu)噴管示意圖。復(fù)合夾層結(jié)構(gòu)噴管由序號1噴管內(nèi)壁和序號2噴管外壁組成，內(nèi)壁外表面有均布的凹槽，內(nèi)壁外表面和外壁內(nèi)表面之間通過擴散焊接方式進行連接，序號3為內(nèi)壁與外壁之間的擴散焊接焊縫。圖2為復(fù)合夾層結(jié)構(gòu)噴管動態(tài)加壓過渡液相擴散焊接示意圖。序號1為軸向集中壓力，序號2為楔塊脹瓣式工裝脹芯，序號3為楔塊脹瓣式工裝脹瓣，序號4為噴管內(nèi)壁外壁之間的擴散焊接焊縫，序號5為噴管內(nèi)壁，序號6為噴灌外壁，序號7為通過工裝實現(xiàn)的擴散焊接正壓力。通過楔塊脹瓣式工裝脹芯和脹瓣使軸向集中壓力變?yōu)閺较虻木級毫Γ谔囟ǖ臏囟?、真空度等條件下實現(xiàn)噴管內(nèi)壁與外壁之間的擴散焊接。五具體實施方式1、根據(jù)溝槽內(nèi)壁和外壁的尺寸分別進行溝槽內(nèi)壁和外壁的加工(此時溝槽內(nèi)壁和外壁在直徑方向需進行一定的尺寸補償，以彌補在動態(tài)加壓擴散焊時的^4)脹形量)；2、對溝槽內(nèi)壁和外壁進行充分的表面清理，去除表面的所有灰塵、油污等雜物；3、在溝槽內(nèi)壁外表面和外壁內(nèi)表面通過離子注入、氣相沉積、鍍層等方式進行表面改性處理(此改性層將在擴散焊接時形成過渡液相，以便焊接，改性層厚度在0.0030.02mm范圍內(nèi))；4、將內(nèi)外壁和擴散焊接工裝按照一定的裝配關(guān)系進行裝配，準備進行動態(tài)加壓過渡液相擴散焊接；5、將裝配好的內(nèi)外壁及擴散焊接工裝放置到專用的真空擴散壓力機爐腔內(nèi)準備進行動態(tài)加壓擴散焊接；6、通過"楔塊脹瓣式工裝"實現(xiàn)對擴散焊接面施壓動態(tài)擴散焊接壓力；7、通過控制工裝脹芯的軸向位移量控制動態(tài)加壓過程中的動態(tài)A*脹形量；8、在一定的溫度、真空度(或保護氣氛中)下，通過對內(nèi)外壁之間的焊接面實時施加擴散焊接力實現(xiàn)動態(tài)加壓，此動態(tài)加壓一直延續(xù)到整個擴散焊接過程結(jié)束；9、在工件焊接面溫度達到擴散焊接溫度后，表面改性層開始出現(xiàn)液相以彌合內(nèi)外壁之間的微觀間隙，提高內(nèi)外壁焊接面處的貼合狀態(tài)進而提高焊接強度；10、在表面改性層開始出現(xiàn)液相(即過渡液相)后，改性層與基體材料之間開始進行合金化轉(zhuǎn)變，形成新的合金相，隨即過渡液相的熔點升高，進入等溫凝固階段，等溫凝固結(jié)束(合金化過程結(jié)束)后即完成了動態(tài)加壓過渡液相擴散焊接。權(quán)利要求1.利用“楔塊脹瓣式工裝”進行復(fù)合夾層結(jié)構(gòu)噴管的擴散焊接。2.對悍接前的內(nèi)外壁直徑方向尺寸進行補償以彌補擴散焊接過程中的動態(tài)脹形量進而進行復(fù)合夾層結(jié)構(gòu)噴管的擴散焊接。3.通過在被焊工件的焊接面上進行改性形成擴散焊接過程中的過渡液相，進而進行復(fù)合夾層結(jié)構(gòu)噴管的擴散焊接。4.利用動態(tài)加壓的方法進行復(fù)合夾層結(jié)構(gòu)噴管的擴散焊接:。5.通過動態(tài)加壓過渡液相擴散焊法制造同種材料之間和異種材料之間的復(fù)合夾層結(jié)構(gòu)噴管。6.通過動態(tài)加壓過渡液相擴散焊法制造同種材料之間和異種材料之間的名稱不稱為"復(fù)合夾層結(jié)構(gòu)噴管"但功能結(jié)構(gòu)與其相同的構(gòu)件。全文摘要本發(fā)明通過動態(tài)加壓過渡液相擴散焊接法實現(xiàn)復(fù)合夾層結(jié)構(gòu)噴管的制造。利用本發(fā)明制造出來的復(fù)合夾層結(jié)構(gòu)噴管具有疲勞壽命高、耐壓能力強、焊合率高、制造周期短、通道無堵塞現(xiàn)象等優(yōu)點。利用本發(fā)明制造同種材料之間的復(fù)合夾層結(jié)構(gòu)噴管，也可制造異種材料之間的復(fù)合夾層結(jié)構(gòu)噴管。為相關(guān)行業(yè)提供性能優(yōu)異的復(fù)合夾層結(jié)構(gòu)噴管產(chǎn)品。文檔編號B23K31/02GK101633081SQ200810187660公開日2010年1月27日申請日期2008年12月29日優(yōu)先權(quán)日2008年12月29日發(fā)明者吳維貴,楊建國申請人:北京智創(chuàng)聯(lián)合科技有限公司