[发明专利]一种火箭发动机喷管的制备方法以及其专用设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种火箭发动机喷管的制备方法；本发明还涉及这种制备方法的专用设 备。

背景技术

现有的喷管承受的压力在十几个兆帕左右，采用不加涂层的钼喷管完全能达到要求。 最接近的现有技术中的喷管的制备方法为：通过机械加工的方法制备金属外壳，再通过等 离子喷涂或者化学气相沉积的方法在金属外壳的内孔上制备涂层；这种方法只能适用于内 孔尺寸较大的喷管，特别是等离子喷涂方法很难制备多层复合涂层结构，同时也存在涂层 不够致密和涂层与金属外壳的结合力不够好等问题。

某种高压火箭发动机喷管需要在高压(30～50MPa)、高过载(1600～1800m/s²)和高 转速(11000～16000转/分钟)的环境下工作，其需要满足抗高温、抗烧蚀、抗高速燃烧 气体和颗粒的冲刷(700～1600)m/s的要求。只有在喷管的内壁喷涂上抗烧蚀、抗冲刷的涂 层才能够达到这种要求。

由于上述的某种高压火箭发动机喷管的尺寸比常规的喷管尺寸小，喉部尺寸仅为Φ 8mm，且为拉瓦尔管状结构，常规等离子喷涂方法很难在这种内孔复杂的曲面上均匀、可 靠地制备抗高温、抗冲刷的涂层；并且由于等离子喷涂方法工艺的限制，更难以在内孔制 备多层复合涂层结构。

发明内容

本发明的目的在于提供一种火箭发动机喷管的制备方法，其不仅能制备一般的火箭发 动机喷管，而且适用于制备某种小尺寸的抗高温、抗烧蚀、抗高速燃烧气体和颗粒冲刷的 高压火箭发动机喷管。

本发明的另一目的在于提供这种制备方法中的专用设备。

本发明的目的是这样实现的：一种火箭发动机喷管的制备方法，它包括以下步骤：

(1)制备所述火箭发动机喷管的毛坯和制备所述毛坯的芯棒；

(2)在所述芯棒表面喷涂涂层后，对芯棒的表面进行磨削加工，并将磨削后的芯棒 与所述毛坯进行配车；

(3)将磨削后的芯棒与所述毛坯在压机上配装；然后将装配好的整体进行包套处理；

(4)将包套处理好的整体在热等静压炉内进行热等静压处理；

(5)热等静压处理后，去除包套材料和芯棒，再对附着涂层的喷管毛坯进行精加工 得本发明产品。

上述步骤(1)中：所述毛坯的材料可以选择高强钢或钼。

在芯棒的选择过程中，发明人在铝合金、锡铋合金、石膏、树脂砂、钢管、盐芯和石 墨等基体上进行了涂层等离子喷涂工艺试验，并进行了去除芯棒材料工艺试验，试验结果 见表1所示，优选出工艺可靠、易于实施的石墨作为芯棒材料。

             表1 芯棒材料选择试验结果