专利名称：一种用于双组元推力器钛合金喷注器的钎焊方法
技术领域：
本发明属于航天结构加工技术领域，特别涉及一种用于双组元推力器钛合金喷注器的新型钎焊方法。
背景技术：
双组元推力器是航天器姿态控制主要的反作用力执行部件，通过喷出高温、高速燃气产生推力，保持航天器姿态控制和轨道转移。其中喷注器是双组元推力器实现推进剂供给、雾化的关键部件，其性能直接影响到推力器整机的性能。目前，双组元推力器喷注器由于零件数量较多，零件之间多采用真空钎焊方式连接，钎焊缝数量很多。特别是现有的喷注器推进剂流道的直管与法兰和喷注组件之间的钎焊，采用直管与圆孔焊接形式，其配合间隙难以控制，对中准确性难以保证，会导致喷注器流道存在因钎焊缝强度不足而导致泄漏的风险。航天领域中对于推力器的密封性要求很高，而真空钎焊对于配合间隙和焊接工艺参数要求很高，且强度较低，目前缺乏有效的无损检测手段和有效的判定标准，钎焊缝存在着因强度不足、不能耐受航天器发射及星箭分离阶段的高强度振动而发生泄漏的风险。一旦发生喷注器焊缝出发生泄漏，则将直接导致整台推力器失效，甚至有导致整个推进分系统失效，乃至整个航天器失效的风险。因此，解决双组元推力器钛合金喷注器焊缝强度低的问题，消除泄漏风险在航天领域有着重要的实际意义。
发明内容
本发明的技术解决问题是克服现有技术不足，提供一种钎焊缝强度高、配合间隙适用范围更宽、装配简单、可靠性高的钎焊方法。本发明的技术解决方案是，一种用于双组元推力器钛合金喷注器的钎焊方法，包括以下步骤步骤1，将钎焊缝设置为直管与锥度孔配合形式，直管与锥度孔底部为过盈配合；步骤2，加填料进行焊接；步骤3，在900°C -1000°c之间保温3_20分钟；步骤4，在 8500C _950°C之间强化处理3-10小时；步骤5，随炉冷却。所述步骤1中锥度孔的锥度范围为1 20-1 100。所述步骤3中的保温温度为900°C -IOOO0C，保温时间为3-20分钟。所述步骤4中的强化温度为850°C -950°C，强化处理时间为3_10小时。本发明与现有技术相比的优点在于(1)本发明将钎焊缝设置为直管与锥度孔配合形式，直管与锥度孔底部为过盈配合，保证了推进剂管道装配时的自对中，保证焊料不堵塞通道，控制孔壁的锥度，确保钎焊缝有效焊合，从而避免了因间隙周向不均勻而导致的钎焊缝局部强度下降问题。(2)通过增加钎焊保温后的强化处理工艺方法，保证了在配合间隙在较大范围 (0. 01 0. 12mm)内均能保证焊缝结构强度，提高了喷注器钎焊可靠性，基本消除了喷注器推进剂泄漏的风险。
(3)本发明通过引入锥度孔结构及钎焊保温后的强化处理工艺方法，保证了孔轴之间的自对中，且对于配合间隙的适用范围更宽，从而降低了喷注器的装配难度，提高了产品的性能一致性。
图1为本发明新型钎焊结构示意图；图2为焊缝局部放大图；图3为实施例的钎焊工艺流程示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施方式
进行进一步的详细描述。本实施例中，以双组元推力器钛合金喷注器的三处直管与圆孔配合的钎焊缝为例。如图1所示，1、2、3为喷注器与推进剂流道相关的三处直管与圆孔配合的钎焊缝位置。首先，将此三处钎焊结构更改为直管4、锥度孔5配合结构，直管4与锥度孔5的底部为过盈配合，通过设置锥度孔5深度为2mm-3mm，保证二者之间配合间隙为0. Olmm 0. 12mm。如图2所示，钎焊缝处的直管4保持不变，锥度孔5的锥度为1 20-1 100之间， 可根据焊接材料的不同选择。本实施例中，锥度选择1 70。装配时，由于锥度孔的作用， 直管与锥度孔底部为过盈配合，可实现直管自然对中，从而保证了钎焊缝的周向均勻性。加填料焊接完成后，在一定高温下保温一段时间后再进行强化处理。通常，根据常用钛合金材料的热力学性质，以及适用于该材料的钎焊料融化温度，保温温度范围为 9000C -IOOO0C，保温时间3-20分钟；强化处理温度850°C -950°C，强化处理时间3_10小时。 本实施例中，焊接材料高温钛合金材料，选择其保温温度950°C，保温时间5分钟；强化处理温度900°C，强化处理时间8小时。然后将焊件随炉冷却。如图3所示，为实施例的钎焊工艺流程示意图。通过工艺试验对钎焊后材料强度进行检测，本实施例中，采用本发明的焊接方法， 在配合间隙0. Olmm 0. 12mm的范围内剪切强度大于200MPa。当然，对本发明各组成部件、位置关系及连接方式在不改变其功能的情况下，进行的等效变换或替代，也落入本发明的保护范围。本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。
权利要求
1.一种用于双组元推力器钛合金喷注器的钎焊方法，其特征在于，包括以下步骤 步骤1，将钎焊缝设置为直管与锥度孔配合形式，直管与锥度孔底部为过盈配合； 步骤2，加填料进行焊接；步骤3，在900°C -1000°C之间保温3-20分钟； 步骤4，在850°C _950°C之间强化处理3_10小时； 步骤5，随炉冷却。
2.根据权利要求1的一种用于双组元推力器钛合金喷注器的钎焊方法，其特征在于 所述步骤1中锥度孔的锥度范围为1 20-1 100。
3.根据权利要求1的一种用于双组元推力器钛合金喷注器的钎焊方法，其特征在于 所述步骤3中的保温温度为900°C -1000°C，保温时间为3-20分钟。
4.根据权利要求1的一种用于双组元推力器钛合金喷注器的钎焊方法，其特征在于 所述步骤4中的强化温度为850°C _950°C，强化处理时间为3_10小时。
全文摘要
本发明公开了一种用于双组元推力器钛合金喷注器的钎焊方法，将钎焊缝设置为直管与锥度孔配合形式，直管与锥度孔底部为过盈配合，并增加了钎焊保温后的强化处理工艺方法。本发明通过引入锥度孔结构及钎焊保温后的强化处理工艺，保证了推进剂管道装配时的自对中，保证焊料不堵塞通道；同时，通过控制孔壁的锥度，确保钎焊缝有效焊合，从而避免了因间隙周向不均匀而导致的钎焊缝局部强度下降问题，提高了喷注器钎焊可靠性，基本消除了喷注器推进剂泄漏的风险，提高了产品的性能一致性。
文档编号B23K1/20GK102528197SQ20111036178
公开日2012年7月4日 申请日期2011年11月15日 优先权日2011年11月15日
发明者何孟琪, 刘畅, 孙民, 张凤, 张志伟, 张 杰, 毛晓芳, 汪凤山, 王平, 蔡坤, 贾春林, 陈磊 申请人:北京控制工程研究所