钎焊在航天工业中的应用之液体火箭制造

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1、www.lihuachina.com东莞市力华机械设备有限公司钎焊在航天工业中的应用之液体火箭制造钎焊在液体火箭中制造中的应用液体火箭发动机是大型运载火箭、载人飞船和航天飞机的“心脏”。钎焊主要用于液体火箭发动机推力室，以及导管、涡轮泵、蒸发器、冷凝器等部件，对制造液体火箭发动机有着至关重要的作用。1.液体火箭发动机推力室大型液压火箭发动机推力室主要由头部喷注器、燃烧室身部和喷管三部分组成。目前世界上大型液体火箭发动机推力室按其燃烧室压力高低可分为中压（3~7MPa）和高压（7~21MPa）两种。前者一般采用波纹板夹层结构或管束式结构推力室，采用

2、钎焊方法制造；后者美国通常采用铣槽式-电铸镍结构燃烧室，喷管采用钎焊的管束式结构。俄罗斯的铣槽式推力室都是采用扩散钎焊方法制造的。喷注器组合件：它主要由几百个精密装配的喷嘴和上、下隔板等零件组成，其靠近燃气处要经受3000℃高温，工作条件十分恶劣，材料一般为不锈钢或耐热合金。由于喷注器结构异常复杂，因此都采用先抽真空再充填流动的还原性气体（如氢或氩气与三氟化硼混合气体）的炉中钎焊，钎料为锰基钎料或铜基钎料。锰基钎料钎焊温度为1180℃±10℃、钎焊保温时间为20~30min。波纹板夹层结构推力室：这里所指的波纹板夹层结构推力室实际上是燃烧室身部与

3、喷管的组合件。它由内、外壁和波纹板三部分构成，材料为1Cr18Ni9Ti不锈钢，钎料为锰基合金，熔化温度为1035~1080℃，钎料厚度为0.12mm。钎焊前，所以零件表面均酸洗镀镍，镀层厚8~12μm。采用高温真空（波纹板夹层抽真空）钎焊工艺。钎焊温度1180℃±10℃、钎焊保温时间为30min，钎焊时波纹板夹层中的真空度不低于6.65Pa。波纹板夹层结构推力室简单，加工方便，前苏联所有中亚燃烧室的液体火箭发动机（如PД-107、PД-219等）推力室均采用这种钎焊结构，并在SS-6A、SS-9F等系列运载火箭上获得应用。管束式发动机推力室：管

4、束式推力室较波纹板结构具有较轻的质量和较高的传热效率。推力室由几百根变截面管、承载外壳、加强箍等在气体保护的加热炉中钎焊而成。一次钎焊的钎缝可达几百条、长近千米。其制造工艺较波纹板夹层结构的要复杂的多。发动机型号推力/104kN推进剂推力室钎料钎焊设备用途材料壁厚/mmLR-79LR-93LR-1056813527.2液氧/煤油液氧/煤油液氧/煤油镍管镍管镍管0.30.28—银基银基银基手工手工或煤气炉手工或煤气炉“雷神”“宇宙神”主级“宇宙神”助推级LR-87195N2O4/混肼T-347型不锈钢0.5AMS4777（BNi82CrSiB）煤气

5、炉“大力神”第一级LR-91136N2O4/混肼T-347型不锈钢0.5AMS4777（BNi82CrSiB）煤气炉“大力神”第二级RL-106.8液氧/液氢T-347型不锈钢0.28“半人马星座”第二级F-1680液氧/煤油Inconelx-7500.6金钯基煤气炉“土星V”第一级J-290液氧/液氢T-347型不锈钢0.3Ag-10PdAu-18Ni炉中“土星V”第二级SSME213液氧/液氢喷管材料为0.4金基炉中航天飞机www.lihuachina.com东莞市力华机械设备有限公司A-286*注：燃烧室为铣槽式结构，电阻镍夹套。铣槽式结构

6、燃烧室和喷管：当燃烧室压力在7MPa以上时，为增加结构刚度和改善热效率，一般都采用铣槽式燃烧室，即在燃烧室的内壁的外表面用数控铣加工出冷却槽道。在美、法、日等国，内壁材料通常为Cu-Ag-Zr合金，外壁为电铸镍夹套，用Inconel718合金外壳承受燃烧室的压力，喷管采用管束式钎焊结构。如美国航天飞机主发动机（SSME）的喷管就是采用1086根总长为3292m的A-286铁基高温合金锥形管与加强箍、Inconel710外壳、支管基体环等钎焊而成的。管端插入歧管钻孔处还有2160个钎焊接头。钎焊缝总长度超过4277m。高压补燃的液体火箭发动机，燃烧

7、室为铣槽式电铸镍结构，喷管为管束式钎焊结构。前苏联的铣槽式推力室结构较简单，不采用管束式喷管，仅在燃烧室和喷管的内壁的外表面铣出冷却液槽道，在燃烧室扩散段上部铣出螺旋形槽道，其下到喷管出口端均铣直槽道。燃烧室内壁材料一般为铬青铜、外壁材料通常为耐热不锈钢。喷管内、外壁材料大多为耐热不锈钢，但也有钛合金的，它们在可用氩气加压特制的感应加热炉内进行扩散钎焊（铜与钢、钢与钢）或扩散焊（钛与钛）。炉内充氩加压时，最大压力可达0.55MPa。燃烧室组装前，铬青铜内壁待焊处镀银、厚度为8~10μm：耐热不锈钢外壁待焊处先镀8~10μm镍层，再镀8~12μm铜

8、层。将装配好的燃烧室（或喷管段）装在缓慢旋转的可抽空的主轴上。加热前，燃烧室槽道和加热炉内均抽真空，真空度不低于1.33×10-2Pa。