[发明专利]一种带有薄壁冷却流道的双腔体结构的制作方法

说明书

本发明公开了一种带有薄壁冷却流道的双腔体结构的制作方法，所述制作方法首先将双腔体结构的第一预组件进行安装，并在第一预组件的两两结合处的表面上均匀涂注膏状钎料后进行第一次真空钎焊，形成第一组件；然后将第一组件与上盖板进行第二预组件的安装，并将涂注有膏状钎料的第二预组件进行第二次真空钎焊，形成第二组件。本发明通过两次预组件的安装和两次真空钎焊能够实现带有薄壁冷却流道的双腔体结构的制作，能够满足特殊环境条件下的工况应用。

技术领域

本发明属于航空航天领域，具体涉及一种带有薄壁冷却流道的双腔体结构的制作方法。

背景技术

带有薄壁冷却流道的双腔体结构分别由耐高温上盖板、不锈钢中层隔板、不锈钢下盖板组成的三层双腔圆柱结构，其直径≥600mm，圆柱平面均布不少于20个直径为30mm的薄壁冷却管道，此种结构上下腔体之间要求绝对密封，主要用于耐高温(＞1000℃)、耐高压(＞100MPa)的苛刻工况条件。

目前，带有薄壁冷却流道的双腔体结构的制作方法主要为焊接和3D打印工艺。由于是双层绝对密封腔体结构，且存在大量薄壁冷却管道，接头较多，常规电阻焊、熔化焊(氩弧焊、激光焊、等离子焊、电子束焊)等工艺无法保证绝对密封和控制薄壁冷却管道的热变形，无法满足技术要求；扩散焊接在实施过程中需要对结合部位施加一定的压力，对于如此大量的结合部位施压难度极大，同时也难于达到绝对密封的技术要求；大气气氛下钎焊，需要添加防氧化钎剂，容易对薄壁管道造成影响，组件局部高温应力难以消除而产生裂纹。激光选区3D打印工艺在目前技术水平下无法实现不同材料部件的精密打印，且存在应力变形，对直径≥600mm的部件进行3D打印，工艺不成熟且成本高昂。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种带有薄壁冷却流道的双腔体结构的制作方法，通过真空焊接方法，能够实现该双腔体结构的制作，以满足特殊环境条件下的工况应用。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种带有薄壁冷却流道的双腔体结构的制作方法，所述制作方法包括以下步骤：

(1)将下盖板放置到设有中层隔板的结构体内，其与结构体、中层隔板形成下腔室，多个壁厚≤2.5mm的薄壁冷却流道的下端依次贯穿中层隔板和下盖板后装配第一预组件；在第一预组件的各部件两两结合处的表面上均匀涂注膏状钎料；

(2)用固定工装将涂注有膏状钎料的第一预组件压紧固定后，在真空度为0.008-40Pa、钎焊温度为800℃-1100℃的条件下进行第一次真空钎焊，钎焊时间40-60min后拆除固定工装，得到下腔室密封的第一组件；

(3)将上盖板放置到第一组件的结构体内，其与结构体、中层隔板形成上腔室，多个所述薄壁冷却流道的上端依次贯穿中层隔板和结构体后形成第二预组件；在第二预组件的各部件两两结合处的表面上均匀涂注膏状钎料；

(4)用固定工装将涂注有膏状钎料的第二预组件压紧固定后，在真空度为0.008-40Pa、钎焊温度为800℃-1080℃的条件下进行第二次真空钎焊，钎焊40-60min后拆除固定工装，上腔室密封完成，得到带有薄壁冷却流道的双腔体结构。

进一步地，所述双腔体结构包括圆柱型的上腔室、下腔室，其直径均不小于600mm。

进一步地，所述结构体为筒状结构，所述上盖板采用与筒状结构相适配的圆形上盖板；所述下盖板采用与筒状结构相适配的圆形下盖板；所述薄壁冷却流道采用圆柱型的薄壁冷却管道，其数量不少于20个。

进一步地，所述结构体、下盖板和薄壁冷却流道均采用不锈钢材料；所述上盖板采用耐高温合金材料。

进一步地，所述结构体在中层隔板的顶部和底部的两侧分别设有用于放置上盖板的上凸台、以及用于放置下盖板的下凸台，所述上凸台、下凸台以及中层隔板与结构体为一体化结构。