通過研(yan)究對接(jie)式和搭(da)接(jie)式焊(han)縫試(shi)板電(dian)子束流(liu)與(yu)焊(han)縫熔深之間的(de)關系、焊(han)接(jie)順序與(yu)角變形高度(du)之間的(de)關系，得出了表面(mian)張(zhang)力貯(zhu)箱(xiang)前（后）艙(cang)(cang)推進劑管理裝置上（下(xia)）組件電(dian)子束焊(han)接(jie)工藝(yi)規(gui)范(fan)(fan)，即加速電(dian)壓為(wei)60 kV，焊(han)接(jie)速度(du)為(wei)500 mm/min，工作距(ju)離為(wei)300 mm，電(dian)子束流(liu)為(wei)6 mA，聚焦電(dian)流(liu)為(wei)2.11 A，電(dian)子束偏移量(liang)為(wei)0.1 mm的(de)焊(han)接(jie)工藝(yi)規(gui)范(fan)(fan)。采用該工藝(yi)規(gui)范(fan)(fan)焊(han)接(jie)的(de)表面(mian)張(zhang)力貯(zhu)箱(xiang)前（后）艙(cang)(cang)推進劑管理裝置上（下(xia)）組件焊(han)后和振動(dong)試(shi)驗(yan)后的(de)泡破點實測(ce)值滿足設計要求。該表面(mian)張(zhang)力貯(zhu)箱(xiang)已用于(yu)某(mou)型號上面(mian)級液(ye)體發動(dong)機。該發動(dong)機已通過了地面(mian)熱試(shi)車(che)考(kao)核(he)。

表面張力(li)(li)貯(zhu)(zhu)(zhu)箱(xiang)(xiang)(xiang)性能優越、可靠性高，廣泛應(ying)用(yong)(yong)于液體(ti)火(huo)箭發(fa)(fa)動(dong)機(ji)和(he)推(tui)(tui)力(li)(li)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)之中(zhong)，已經成為軌姿控(kong)液體(ti)火(huo)箭發(fa)(fa)動(dong)機(ji)和(he)推(tui)(tui)力(li)(li)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)實用(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)主(zhu)流貯(zhu)(zhu)(zhu)箱(xiang)(xiang)(xiang)。貯(zhu)(zhu)(zhu)箱(xiang)(xiang)(xiang)在(zai)液體(ti)火(huo)箭發(fa)(fa)動(dong)機(ji)和(he)推(tui)(tui)力(li)(li)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)中(zhong)是用(yong)(yong)來(lai)存儲(chu)和(he)管(guan)(guan)理(li)推(tui)(tui)進劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)，其(qi)主(zhu)要作用(yong)(yong)是：在(zai)一(yi)定的(de)(de)(de)(de)流量和(he)加速度條(tiao)件(jian)下，為發(fa)(fa)動(dong)機(ji)或推(tui)(tui)力(li)(li)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)各(ge)個階(jie)段的(de)(de)(de)(de)工作供應(ying)不夾(jia)氣的(de)(de)(de)(de)推(tui)(tui)進劑(ji)(ji)；防止(zhi)、阻尼(ni)以(yi)及衰(shuai)減(jian)推(tui)(tui)進劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)大(da)幅晃動(dong)或其(qi)它有害運動(dong)；保持和(he)穩(wen)定貯(zhu)(zhu)(zhu)箱(xiang)(xiang)(xiang)內推(tui)(tui)進劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)質(zhi)心(xin)位置(zhi)(zhi)，以(yi)防止(zhi)發(fa)(fa)生過大(da)偏(pian)移；在(zai)意外(wai)情(qing)況或再(zai)次加注(zhu)推(tui)(tui)進劑(ji)(ji)時，確保貯(zhu)(zhu)(zhu)箱(xiang)(xiang)(xiang)不夾(jia)液排氣。表面張力(li)(li)貯(zhu)(zhu)(zhu)箱(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)核心(xin)部(bu)件(jian)是安裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)在(zai)貯(zhu)(zhu)(zhu)箱(xiang)(xiang)(xiang)殼體(ti)內部(bu)的(de)(de)(de)(de)推(tui)(tui)進劑(ji)(ji)管(guan)(guan)理(li)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)，該(gai)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)根(gen)據使用(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)毛細(xi)(xi)元件(jian)，分為篩網(wang)式(shi)、孔(kong)(kong)板(ban)式(shi)和(he)網(wang)板(ban)組合式(shi)推(tui)(tui)進劑(ji)(ji)管(guan)(guan)理(li)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)。篩網(wang)式(shi)推(tui)(tui)進劑(ji)(ji)管(guan)(guan)理(li)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)采(cai)用(yong)(yong)編織(zhi)的(de)(de)(de)(de)不銹(xiu)鋼或純鈦篩網(wang)組件(jian)作為多孔(kong)(kong)毛細(xi)(xi)元件(jian)；孔(kong)(kong)板(ban)式(shi)推(tui)(tui)進劑(ji)(ji)管(guan)(guan)理(li)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)采(cai)用(yong)(yong)激光或電子束(shu)打孔(kong)(kong)的(de)(de)(de)(de)薄板(ban)組件(jian)作為多孔(kong)(kong)毛細(xi)(xi)元件(jian)；網(wang)板(ban)組合式(shi)推(tui)(tui)進劑(ji)(ji)管(guan)(guan)理(li)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)采(cai)用(yong)(yong)篩網(wang)和(he)孔(kong)(kong)板(ban)組件(jian)作為多孔(kong)(kong)毛細(xi)(xi)元件(jian)。本(ben)文介(jie)紹(shao)的(de)(de)(de)(de)表面張力(li)(li)貯(zhu)(zhu)(zhu)箱(xiang)(xiang)(xiang)采(cai)用(yong)(yong)篩網(wang)式(shi)推(tui)(tui)進劑(ji)(ji)管(guan)(guan)理(li)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)，該(gai)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)是通(tong)過電子束(shu)焊接成型的(de)(de)(de)(de)。

表面(mian)張力貯箱電子束焊接設計要求

電(dian)(dian)子(zi)束焊(han)接(jie)(jie)具有(you)能(neng)量(liang)密度(du)高(gao)，熱輸入量(liang)小(xiao)，能(neng)量(liang)易于控制等(deng)特(te)點，表(biao)面張(zhang)力貯箱篩(shai)網(wang)式(shi)推進(jin)劑(ji)管理(li)裝置(zhi)(zhi)(zhi)采(cai)用電(dian)(dian)子(zi)束焊(han)接(jie)(jie)完成(cheng)，焊(han)接(jie)(jie)表(biao)面張(zhang)力貯箱篩(shai)網(wang)式(shi)推進(jin)劑(ji)管理(li)裝置(zhi)(zhi)(zhi)時，要求焊(han)接(jie)(jie)變形量(liang)小(xiao)，焊(han)接(jie)(jie)精度(du)高(gao)，焊(han)接(jie)(jie)成(cheng)型的篩(shai)網(wang)式(shi)推進(jin)劑(ji)管理(li)裝置(zhi)(zhi)(zhi)要求滿足設(she)計技(ji)術要求。篩(shai)網(wang)式(shi)推進(jin)劑(ji)管理(li)裝置(zhi)(zhi)(zhi)的結構(gou)示意簡(jian)圖見(jian)圖1，它由下壓板(ban)、下普通(tong)支板(ban)等(deng)構(gou)成(cheng)，材(cai)料為(wei)1Cr18Ni9Ti，圖中的粗黑線為(wei)電(dian)(dian)子(zi)束焊(han)縫位置(zhi)(zhi)(zhi)。表(biao)面張(zhang)力貯箱篩(shai)網(wang)式(shi)推進(jin)劑(ji)管理(li)裝置(zhi)(zhi)(zhi)組件通(tong)過振動試驗后泡破點值Δpcr≥5.6 kPa。

圖1后艙管理裝置下組件結構及電子(zi)束焊縫(feng)位置示意(yi)圖

要獲得表面(mian)張力貯箱(xiang)篩(shai)網式推進劑(ji)管理(li)裝置組(zu)件電(dian)子束(shu)(shu)焊接(jie)(jie)工(gong)藝(yi)規范(fan)，需采用與產品厚度(du)和材料一(yi)致的(de)標準(zhun)試板(ban)進行電(dian)子束(shu)(shu)焊接(jie)(jie)工(gong)藝(yi)試驗，根據標準(zhun)試板(ban)焊縫熔深的(de)檢測結果，以確定準(zhun)確、合適的(de)表面(mian)張力貯箱(xiang)篩(shai)網式推進劑(ji)管理(li)裝置組(zu)件電(dian)子束(shu)(shu)焊接(jie)(jie)工(gong)藝(yi)規范(fan)。

電子束焊接(jie)工藝試驗(yan)

表(biao)(biao)面(mian)張(zhang)力(li)貯箱(xiang)前（后）艙篩網(wang)式(shi)(shi)推(tui)進劑管理(li)裝(zhuang)置上（下）組件焊(han)(han)(han)縫分(fen)為(wei)(wei)對(dui)(dui)接(jie)(jie)(jie)式(shi)(shi)和搭接(jie)(jie)(jie)式(shi)(shi)焊(han)(han)(han)縫，表(biao)(biao)面(mian)張(zhang)力(li)貯箱(xiang)篩網(wang)式(shi)(shi)推(tui)進劑管理(li)裝(zhuang)置組件焊(han)(han)(han)后和振動試驗后的(de)泡破點值Δpcr≥5.6 kPa，為(wei)(wei)此，對(dui)(dui)接(jie)(jie)(jie)焊(han)(han)(han)縫熔深h對(dui)(dui)接(jie)(jie)(jie)≥1 mm，搭接(jie)(jie)(jie)焊(han)(han)(han)縫熔深h搭接(jie)(jie)(jie)≥0.8 mm。為(wei)(wei)了(le)減少(shao)電子束焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)過(guo)程(cheng)中的(de)熱輸入量，在每個支(zhi)板(ban)組件的(de)邊緣通過(guo)銑(xian)切(qie)機加工，加工出了(le)厚度h=0.5 mm，寬度l=1 mm的(de)臺階。

篩網泡破點

當(dang)采(cai)用(yong)篩(shai)網(wang)作為表面張(zhang)力(li)(li)貯箱推進(jin)劑(ji)管理裝(zhuang)置的毛細元件時，篩(shai)網(wang)所(suo)能(neng)維持的最大靜壓力(li)(li)即為篩(shai)網(wang)的泡破點值Δpcr，也就是氣體穿過篩(shai)網(wang)時所(suo)需的壓差，其(qi)關(guan)系式見公式1：

式(shi)中：DBP為(wei)篩網的(de)有效孔徑，mm；Δpcr為(wei)篩網的(de)泡破點值，kPa；σ為(wei)工作介質的(de)表面張力，N。

由公式(shi)1可知，篩網(wang)(wang)泡破點值理論上與工作介質的表面張力和(he)篩網(wang)(wang)的有(you)效孔徑(jing)有(you)關，在(zai)工作介質一定的情況下(xia)，控制電子束焊接(jie)過程中篩網(wang)(wang)孔徑(jing)的變化是確保(bao)電子束焊接(jie)后篩網(wang)(wang)泡破點值滿(man)足設計(ji)技術(shu)要求的關鍵環節。

結論

在(zai)研(yan)究對接(jie)式(shi)和搭接(jie)式(shi)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)試板(ban)電(dian)(dian)子束(shu)(shu)(shu)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)工(gong)(gong)藝電(dian)(dian)子束(shu)(shu)(shu)流(liu)(liu)與焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)熔深之間(jian)關系(xi)以(yi)及焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)順(shun)序(xu)與角變形量之間(jian)關系(xi)的(de)(de)(de)基礎(chu)之上(shang)，得出了(le)(le)電(dian)(dian)子束(shu)(shu)(shu)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)表(biao)(biao)面(mian)張力(li)貯(zhu)(zhu)箱(xiang)前(qian)(qian)（后）艙推進(jin)劑(ji)管理(li)裝置(zhi)上(shang)（下）組件(jian)的(de)(de)(de)工(gong)(gong)藝規(gui)(gui)范(fan)(fan)(fan)，即加速(su)電(dian)(dian)壓為(wei)60 kV，焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)速(su)度為(wei)500 mm/min，工(gong)(gong)作(zuo)距離為(wei)300 mm，電(dian)(dian)子束(shu)(shu)(shu)流(liu)(liu)為(wei)6 mA，聚焦電(dian)(dian)流(liu)(liu)為(wei)2.11 A，電(dian)(dian)子束(shu)(shu)(shu)偏移量為(wei)0.1 mm的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)工(gong)(gong)藝規(gui)(gui)范(fan)(fan)(fan)。采用(yong)該(gai)(gai)工(gong)(gong)藝規(gui)(gui)范(fan)(fan)(fan)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)的(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)張力(li)貯(zhu)(zhu)箱(xiang)前(qian)(qian)（后）艙推進(jin)劑(ji)管理(li)裝置(zhi)上(shang)（下）組件(jian)焊(han)(han)(han)(han)(han)后的(de)(de)(de)驗收和鑒(jian)定量級振動(dong)試驗后的(de)(de)(de)泡破(po)點實測值滿足設計要(yao)求。由此說明：表(biao)(biao)面(mian)張力(li)貯(zhu)(zhu)箱(xiang)推進(jin)劑(ji)管理(li)裝置(zhi)電(dian)(dian)子束(shu)(shu)(shu)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)工(gong)(gong)藝及其(qi)方(fang)法是合理(li)可行(xing)的(de)(de)(de)，焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)工(gong)(gong)藝規(gui)(gui)范(fan)(fan)(fan)是合適的(de)(de)(de)、正確的(de)(de)(de)。采用(yong)該(gai)(gai)工(gong)(gong)藝規(gui)(gui)范(fan)(fan)(fan)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)的(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)張力(li)貯(zhu)(zhu)箱(xiang)已(yi)用(yong)于某型號(hao)上(shang)面(mian)級液體發動(dong)機(ji)，該(gai)(gai)發動(dong)機(ji)已(yi)通過(guo)了(le)(le)地(di)面(mian)熱(re)試車考核(he)。