火箭發(fā)動機噴管真空加壓釬焊技術(shù)與設(shè)備

牛小莉

(蘭州真空設(shè)備有限責(zé)任公司，甘肅蘭州730050)

1 引言

隨著航空、航天、電子、國防等工業(yè)的發(fā)展，真空釬焊技術(shù)取得了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。真空加壓釬焊技術(shù)具有真空釬焊與真空擴散焊兩種焊接技術(shù)相結(jié)合的特點，是一種綜合性焊接工藝技術(shù)。

真空加壓釬焊設(shè)備的研制主要用于火箭發(fā)動機噴管的特殊焊接工藝。與常規(guī)真空釬焊相比，經(jīng)過真空加壓釬焊工藝處理后的噴管表面、釬接夾層無氧化，焊縫均勻、密實、無泄漏，結(jié)合強度高，保證了噴管的承壓強度。

秦川在街心花園與女人相遇。女人坐在長椅上讀一本書，面前趴一條安靜的斑點狗。晚霞為她鍍上一圈金黃色的輪廓，她嫵媚并且優(yōu)雅的剪影美得讓年輕的秦川心碎。突然她抬起頭，遞秦川一個微笑，秦川的心，瞬時被她捕虜。

2 真空加壓釬焊技術(shù)工藝原理及特點

常規(guī)真空釬焊工藝是在真空加熱狀態(tài)下用熔點比基體金屬低的釬料靠兩工件間微小間隙的毛細管吸力作用填充基體金屬間隙而形成的牢固結(jié)合［1］。真空加壓釬焊工藝是一種綜合性焊接工藝技術(shù)，這種技術(shù)是對工件釬焊夾層進行抽空狀態(tài)下，在釬焊溫度時，爐膛內(nèi)充入保護性惰性氣體，達到對工件釬焊夾層給定0．8 MPa的外壓力條件，以使對工件形成真空釬焊與真空擴散焊兩種焊接方式相結(jié)合的綜合性工藝方法。

新課改初期，針對很多數(shù)學(xué)教師對新課程的困惑，我們將教研內(nèi)容的重點放在了課堂教學(xué)上，教研活動以集體備課、公開課、研磨試題為主。定期開展包括教材分析研究、復(fù)習(xí)備考研討等主題在內(nèi)的多層次、多角度的備課活動，定期開展基于新課程理念的課堂教學(xué)交流、研討等教研活動。區(qū)域教研組的公開課主要分為骨干教師的示范課和青年教師的展示課。青年教師的展示課多以同課異構(gòu)、跨校上課的形式進行，并由專家、優(yōu)秀教師現(xiàn)場指導(dǎo)。每個模塊的教學(xué)結(jié)束后進行統(tǒng)一測評，并組織研磨試題活動。

由表2可知，原礦主要金屬礦物是黃鐵礦，其次是磁黃鐵礦、磁鐵礦、黃銅礦、方鉛礦、白鎢礦，少量的閃鋅礦、輝鉬礦，礦石中硫含量較高，會抑制金的富集。脈石礦物主要是石英、長石、云母、方解石等，含鈣礦物方解石、磷灰石及重晶石等礦物因含有相同的鈣離子，會對鎢礦物的浮選富集造成不利影響。

采用擴散泵真空機組單獨對工件釬焊夾層抽真空，使得工件釬焊夾層真空度可視釬焊材料而定，避免常規(guī)真空釬焊時，釬焊材料因為具有不同的蒸氣壓，在爐膛真空度因材料放氣等因素而變化的情況下產(chǎn)生揮發(fā)現(xiàn)象。

3 真空加壓釬焊設(shè)備的性能指標(biāo)

我公司最初試驗性設(shè)計制造了第1臺真空加壓釬焊設(shè)備，釬焊溫度時爐膛內(nèi)充氣壓力為0．4 MPa，加熱方式采用電磁感應(yīng)加熱。以后經(jīng)過技術(shù)改進及工藝完善，釬焊溫度時爐膛內(nèi)充氣壓力為0．8 MPa，加熱方式采用電阻加熱，使得真空加壓釬焊設(shè)備的性能及真空加壓釬焊工藝過程趨于成熟與穩(wěn)定，設(shè)備主要性能指標(biāo)如下:

溫度方面:最高加熱溫度1 200℃，升溫速率由常溫到1 200℃升溫時間為40 min，在真空、恒溫狀態(tài)下溫度均勻性±5℃，在加壓、恒保溫狀態(tài)下溫度均勻性±10℃，溫度控制精度±1℃。

真空加壓釬焊工藝在釬焊溫度時爐膛內(nèi)充入保護性氣體給定的0．8 MPa外壓力使得工件釬焊夾層貼合更緊密，同時工件以較低的速度保持自旋轉(zhuǎn)，使釬料能夠充分漫流，并使釬料與基體金屬發(fā)生足夠程度的相互擴散作用，從而增強焊接接頭的結(jié)合強度。在工藝升溫時，爐膛內(nèi)為對流換熱和輻射換熱，這使得加熱更快更均勻。工藝升溫結(jié)束降溫時，0．8 MPa的爐膛壓力隨溫度梯降，此時啟動強制冷卻系統(tǒng)，對噴管形成高壓氣淬效果，冷卻速度接近高壓氣淬速度，相比真空釬焊冷卻速度有大幅提高。

真空加壓釬焊設(shè)備采用臥式結(jié)構(gòu)，主要由真空系統(tǒng)、爐體加熱室、工件傳動車、工藝充氣及強制冷卻系統(tǒng)以及電氣控制系統(tǒng)等部分組成。設(shè)備結(jié)構(gòu)如圖1所示。

爐膛工藝充氣壓力無需到工藝需要的最高壓力0．8 MPa，升溫前僅對爐膛充壓到0．2～0．4 MPa。隨著爐膛溫度的升高，氣體發(fā)生等容變化，壓力隨著升高，達到釬焊時所需壓力。

壓力方面:爐膛、噴管釬焊面夾層抽真空后，噴管釬焊面夾層保持高真空狀態(tài)，并向爐膛內(nèi)充入惰性氣體加熱，達到釬焊溫度時爐膛內(nèi)最高保持0．8 MPa的壓力。

冷卻方面:采用專用真空高壓風(fēng)機、高效翅片式換熱器設(shè)計進行內(nèi)循環(huán)冷卻，40 min內(nèi)從700℃降溫至200℃。

4 真空加壓釬焊設(shè)備的結(jié)構(gòu)

ROC曲線 ADC值判斷骶髂關(guān)節(jié)炎活動性的最佳閾值為0.545×10-3 mm2/s，ROC曲線下面積(area under curve，AUC)為0.909(0.789～0.973)，特異性、敏感性分別為81.8%、92.0%。rADC值判斷骶髂關(guān)節(jié)炎活動性的最佳閾值為1.467×10-3 mm2/s，AUC為0.904(0.782～0.970)，特異性、敏感性分別為81.8%、88.0%。ADC值及rADC值的AUC差異無統(tǒng)計學(xué)意義(Z=0.0980，P=0.92)(圖3)。

4.1 真空系統(tǒng)

電氣控制系統(tǒng)原理如圖2所示。溫度控制采用溫度控制儀，具有多段溫度曲線給定、手動—自動無擾動切換等功能。計算機監(jiān)控通過通訊網(wǎng)絡(luò)與控制級PLC、智能控溫儀進行通訊，可同時采集各工藝過程的工藝參數(shù)、電氣參數(shù)及設(shè)備工況運行狀態(tài)信息，并對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行分析、處理、貯存，實時監(jiān)視、跟蹤工藝運行過程。整個工作過程開關(guān)量、模擬量的設(shè)定和控制均由可PLC及相關(guān)電器元件、復(fù)合真空計、壓力控制器等實現(xiàn)，工藝參數(shù)可通過各控制儀表的參數(shù)更改來控制。

工件傳動車用于噴管的安裝，安裝主軸具有旋轉(zhuǎn)功能，使噴管在加壓釬焊工藝全過程中以較低轉(zhuǎn)速進行旋轉(zhuǎn)。加壓釬焊時，由于加熱室均溫區(qū)內(nèi)存在較強對流換熱效應(yīng)，造成爐內(nèi)均溫區(qū)溫度場不均勻，噴管旋轉(zhuǎn)對均溫場進行攪拌，達到改善均溫性的作用，同時噴管夾層內(nèi)的釬料均勻漫流填充，保證釬接質(zhì)量。旋轉(zhuǎn)主軸電機采用變頻電機，可根據(jù)不同噴管釬接工藝調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速。

4.2 爐體加熱室

加熱室爐殼采用以不銹鋼為內(nèi)殼的雙層夾套結(jié)構(gòu)，夾套通水對爐殼進行冷卻。加熱室爐殼上設(shè)有電極引出、熱偶檢測、壓力測量、充放氣閥等接口。加熱室爐殼及各接口作為受壓元件均按壓力容器規(guī)范進行設(shè)計制造。

加熱室電源為爐內(nèi)加熱器提供可控制的電源，采用變壓器與智能控溫儀、控制熱電偶、數(shù)字化調(diào)功器、加熱器電阻性負載構(gòu)成閉環(huán)控制回路，通過調(diào)節(jié)調(diào)功器內(nèi)部可控硅元件的導(dǎo)通角的大小調(diào)節(jié)電阻性負載的供電電流和電壓，從而調(diào)節(jié)加熱器的輸出功率。

2.增強實踐能力。實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)代大學(xué)生應(yīng)充分利用自己的課余時間和假期到企事業(yè)進行實踐學(xué)習(xí)，增強實踐能力，還可以通過加入學(xué)校的社團、參加學(xué)校舉行的比賽和活動。在每一次實踐過程中，都認(rèn)真做好記錄，而不是完成任務(wù)，要切實把自己在工作中遇到的問題全面記錄下來，請教領(lǐng)導(dǎo)或老師，研究解決問題的方法，在這個過程中不斷提高自己的能力和水平。 現(xiàn)在很多的用人單位在招聘時關(guān)注的是學(xué)歷，但更為關(guān)注是大學(xué)生的實踐經(jīng)驗和實踐能力。所以大學(xué)生只有擁有實際的工作能力，才能為社會創(chuàng)造價值。

4.3 工件傳動車

同時對噴管釬接面夾層進行獨立抽真空，真空度優(yōu)于10－2Pa，保證了噴管釬接面夾層的潔凈，與爐膛充氣壓力形成0．9 MPa的壓力差，利于噴管釬接面的緊密貼合，保證釬接效果。噴管夾層真空機組采用高真空油擴散泵、羅茨泵、油封式旋片泵三級配置，高真空機組抽空管道與工件釬接面夾層抽空接口采用快卸連接。

4.4 工藝充氣及強制冷卻系統(tǒng)

真空方面:爐膛內(nèi)極限真空度小于5 Pa，噴管釬接面夾層內(nèi)極限真空度小于1×10－2Pa。爐膛及噴管釬接面夾層壓升率要求均不高于0．67 Pa/h。

強制冷卻系統(tǒng)采用專用真空高壓風(fēng)機和高效翅片式換熱器。強制冷卻循環(huán)啟動時，爐膛壓力隨著溫度的降低而降低。通過加壓提高了爐膛冷卻時的熱交換能力，強制冷卻速度比同規(guī)格真空釬焊爐冷卻速度提高了40% ～50%。

對比分析2014年9月—2015年8月中國大陸IMERG和CGDPA日平均降水量,結(jié)果表明:兩者的空間分布比較一致,東部介于1～10 mm,西部介于0.1～5 mm,南部介于2～10 mm,北部介于0.1～5 mm,說明IMERG日平均降水量能夠較好地反映中國大陸降水量西部少、東部多,南部多、北部少的特點;IMERG日平均降水量比CGDPA的空間分布連續(xù)性更好,尤其是在西部、北部等地面雨量計觀測站點較少的地區(qū)(圖1)。西藏東南部、新疆天山,以及青海、廣西和廣東南部和海南等地區(qū),IMERG日平均降水量比CGDPA偏低。

4.5 電氣控制系統(tǒng)

爐膛真空系統(tǒng)采用羅茨－旋片中真空機組，達到滿足抽除氧化性氣體的真空度后，再向爐膛內(nèi)充入保護性惰性氣體。真空機組與爐膛之間設(shè)置氣動真空壓力球閥，爐膛充入惰性氣體時，氣動球閥關(guān)閉，并與爐膛內(nèi)氣體壓力設(shè)置安全性連鎖功能。

圖2 電氣控制系統(tǒng)原理圖

通過打印記錄儀進行實時記錄工作過程的真空度、壓力、溫度工藝曲線，可對記錄儀中存儲卡內(nèi)的數(shù)據(jù)進行波形、數(shù)字等顯示，并可打印輸出。

5 真空加壓釬焊生產(chǎn)工藝及流程

真空加壓釬焊的生產(chǎn)工藝:將噴管安裝在工件傳動車自旋轉(zhuǎn)主軸上，對噴管釬焊夾層進行抽空并檢漏，合格后關(guān)閉爐門。噴管保持自旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，對爐膛進行抽空達到真空度要求，充入保護性惰性氣體達到所需壓力后，按工藝升溫曲線進行升溫。爐內(nèi)溫度和壓力達到要求后恒保溫。釬焊結(jié)束后，自然降溫至700℃以下，開啟風(fēng)機進行強制冷卻降溫至室溫，工件釬焊夾層停止抽空和自旋轉(zhuǎn)，爐體泄壓后，開爐門取出工件。

真空加壓釬焊工藝流程如圖3所示。

鉤藤灰霉病可用0.5%小檗堿水劑200～500倍，或3億CFU/克哈茨木霉菌20～50倍，或10億個/克枯草芽孢桿菌800～1 000倍，或40%嘧霉胺懸浮劑1 000～1 500倍，或50%異菌脲懸浮劑1 000～1 500倍噴霧或煙霧。

6 結(jié)束語

真空擴散焊不易實現(xiàn)均勻加壓過程，對于復(fù)雜形狀、具有空間曲面的工件，不能獲得滿意的焊接效果［5］。真空加壓釬焊技術(shù)在一定程度上可以解決上述難題，使得薄壁空間曲面、復(fù)雜形狀工件的焊接成為可能。

真空加壓釬焊設(shè)備自投入工業(yè)運行以來，綜合性能穩(wěn)定。真空加壓釬焊作為一種綜合性焊接工藝技術(shù)，

圖3 真空加壓釬焊工藝流程

具有一系列的突出優(yōu)點，希望該項技術(shù)能在更廣泛的領(lǐng)域得以應(yīng)用。

［1］閻承沛．真空與可控氣氛與熱處理［M］．北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2006．

［2］達道安．真空設(shè)計手冊－3版［M］．北京:國防工業(yè)出版社，2004．

［3］王天泉．電阻爐設(shè)計［M］．北京:航空工業(yè)出版社，2000．

［4］毛根旺，唐金蘭．航天器推進系統(tǒng)及其應(yīng)用［M］．西安:西北工業(yè)大學(xué)出版社，2009．

［5］何成旦，李鶴歧，李春旭．鈦合金板與不銹鋼網(wǎng)擴散焊接技術(shù)研究［J］．真空與低溫，2006，12(1):28～32．

［6］楊乃恒．真空冶金技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展［J］．真空與低溫，2001，7(1):1 ～6．