[发明专利]一种复杂矩形喷管整体焊接方法

说明书

本发明公开了一种复杂矩形喷管整体焊接方法，包括如下步骤：根据待加工的复杂矩形喷管的设计要求，将其按照四部分组件分别制造后再进行真空钎焊；四部分组件包括相对称的左侧组件和右侧组件，以及相对称的上部组件和下部组件；在第一不锈钢基板上铺满箔状钎料，将第一铜板设有冷却槽道的一面朝向箔状钎料，用工装压紧后真空钎焊得左侧组件和右侧组件；以第二不锈钢基板的弧面为结合面，在其上铺满箔状钎料，然后将第二铜板贴合弧面朝向箔状钎料，用工装压紧后真空钎焊得上部组件和下部组件；将各组件组装成矩形结构，在连接缝处铺设膏状钎料，压紧后真空钎焊得矩形喷管整体组件。本发明采用分部加工钎焊后再整体钎焊，降低了加工难度。

技术领域

本发明属于航空航天设备技术领域，涉及一种复杂矩形喷管整体焊接方法。

背景技术

喷管的扩散-收敛结构件被应用于航空航天领域的高速或高超音速飞行器上和风洞试验中。在高超音速飞行状态下，矩形喷管的扩散-收敛结构件喉道段需要承受高压以及超过2100℃的高温的恶劣工况条件；为提高矩形喷管的扩散-收敛结构件在高温、高压下的使用寿命，一般设计不锈钢与铜合金复合的、带有许多薄壁槽道的复杂主动冷却结构。

因矩形喷喉道段扩散-收敛的特殊结构，部分焊接面为曲面，对矩形喷管整体钎焊时对工装要求较高，工装夹持困难且加工难度大，钎焊面的密封性得不到保证。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种复杂矩形喷管整体焊接方法，采用分部加工钎焊后再整体钎焊，降低了加工难度，并保证了复杂矩形喷管整体结构的密封性。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种复杂矩形喷管整体焊接方法，包括如下步骤：

(1)根据待加工的复杂矩形喷管的设计要求，将其按照四部分组件分别制造后再进行真空钎焊；其中，四部分组件包括相对称的左侧组件和右侧组件，以及相对称的上部组件和下部组件；左侧组件和右侧组件均包括第一不锈钢基板和一面开设有冷却槽道的第一铜板；上部组件和下部组件均包括具有弧面的第二不锈钢基板和能与其相贴合的第二铜板，第二铜板的贴合弧面上开设有冷却槽道；

(2)在第一不锈钢基板表面上铺满箔状钎料HBCu58MnCo，然后将第一铜板设有冷却槽道的一面朝向箔状钎料，与第一不锈钢基板紧密贴合并用工装压紧；放入真空钎焊炉后进行真空钎焊，真空钎焊完毕后冷却至常温出炉，得到左侧组件和右侧组件；

(3)以第二不锈钢基板的弧面作为结合面，在其上铺满箔状钎料HBCu58MnCo，然后将第二铜板贴合弧面朝向箔状钎料，与第二不锈钢基板贴合并用工装压紧；放入真空钎焊炉后进行真空钎焊，真空钎焊完毕后冷却至常温出炉；再将第二铜板加工成厚度均匀、与第二不锈钢基板的弧面相一致的弧面，得到上部组件和下部组件；

(4)将上部组件的弧面和下部组件的弧面相对，将其平放在左侧组件的上方，保证上部组件的弧面和下部组件的弧面之间的最小间距为理论喉道值；再将右侧组件放置在上部组件和下部组件的上方，组装成整体组件，形成内腔结构；向内腔的连接缝处注满膏状钎料HBNi82CrSiB，采用工装将组装后的整体组件进行定位压紧；

(5)将步骤(4)中整体组件放入真空钎焊炉，在真空条件下加热，对整体组件进行真空钎焊，真空钎焊完毕后冷却至常温出炉。

进一步，步骤(4)中的工装包括拉杆和定位端板；在第一不锈钢基板和第二不锈钢基板的端部均开设多个通孔，在组装后的整体组件的前端面和后端面均放置定位端板，拉杆的两端分别穿过前端面的和后端面的定位端板，拉杆通过拉杆螺帽固定。

进一步，步骤(4)中在组装后的整体组件内放置与整体组件内腔相匹配的定位型芯；所述的定位型芯包括按径向长度分割成与整体组件内腔结构相匹配的第一型芯、第二型芯、第三型芯、第四型芯、第五型芯和第六型芯。