通過(guo)研究對(dui)接(jie)式和搭接(jie)式焊縫試(shi)板(ban)電(dian)(dian)子束(shu)流與焊縫熔深(shen)之(zhi)間的關系、焊接(jie)順(shun)序與角變(bian)形高(gao)度之(zhi)間的關系，得出(chu)了表面張力(li)貯箱(xiang)(xiang)前（后）艙推進(jin)劑(ji)管理(li)裝置上(shang)（下(xia)）組件電(dian)(dian)子束(shu)焊接(jie)工藝規范(fan)(fan)(fan)，即加(jia)速電(dian)(dian)壓(ya)為(wei)(wei)60 kV，焊接(jie)速度為(wei)(wei)500 mm/min，工作距離(li)為(wei)(wei)300 mm，電(dian)(dian)子束(shu)流為(wei)(wei)6 mA，聚焦(jiao)電(dian)(dian)流為(wei)(wei)2.11 A，電(dian)(dian)子束(shu)偏移(yi)量(liang)為(wei)(wei)0.1 mm的焊接(jie)工藝規范(fan)(fan)(fan)。采(cai)用(yong)該工藝規范(fan)(fan)(fan)焊接(jie)的表面張力(li)貯箱(xiang)(xiang)前（后）艙推進(jin)劑(ji)管理(li)裝置上(shang)（下(xia)）組件焊后和振動試(shi)驗后的泡破點實測值滿(man)足設計(ji)要(yao)求。該表面張力(li)貯箱(xiang)(xiang)已(yi)用(yong)于某(mou)型號(hao)上(shang)面級液體發動機(ji)。該發動機(ji)已(yi)通過(guo)了地面熱試(shi)車考(kao)核。

表(biao)面張力(li)(li)貯箱性(xing)能優越、可靠性(xing)高，廣泛應用(yong)(yong)于液體(ti)(ti)火箭發(fa)動(dong)機和(he)(he)推(tui)(tui)(tui)力(li)(li)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)之中(zhong)，已(yi)經成為(wei)軌姿控液體(ti)(ti)火箭發(fa)動(dong)機和(he)(he)推(tui)(tui)(tui)力(li)(li)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)實(shi)用(yong)(yong)的(de)(de)(de)主(zhu)流(liu)貯箱。貯箱在液體(ti)(ti)火箭發(fa)動(dong)機和(he)(he)推(tui)(tui)(tui)力(li)(li)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)中(zhong)是用(yong)(yong)來(lai)存儲和(he)(he)管(guan)(guan)(guan)理(li)推(tui)(tui)(tui)進(jin)(jin)(jin)劑的(de)(de)(de)，其主(zhu)要作用(yong)(yong)是：在一(yi)定的(de)(de)(de)流(liu)量(liang)和(he)(he)加速(su)度條(tiao)件(jian)(jian)(jian)下，為(wei)發(fa)動(dong)機或推(tui)(tui)(tui)力(li)(li)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)各個階(jie)段的(de)(de)(de)工作供應不(bu)(bu)夾氣的(de)(de)(de)推(tui)(tui)(tui)進(jin)(jin)(jin)劑；防止、阻尼以及衰減推(tui)(tui)(tui)進(jin)(jin)(jin)劑的(de)(de)(de)大幅晃動(dong)或其它(ta)有害運動(dong)；保持和(he)(he)穩定貯箱內推(tui)(tui)(tui)進(jin)(jin)(jin)劑的(de)(de)(de)質心位置(zhi)(zhi)，以防止發(fa)生過(guo)大偏移(yi)；在意外(wai)情況或再次加注推(tui)(tui)(tui)進(jin)(jin)(jin)劑時，確保貯箱不(bu)(bu)夾液排氣。表(biao)面張力(li)(li)貯箱的(de)(de)(de)核(he)心部件(jian)(jian)(jian)是安裝(zhuang)(zhuang)在貯箱殼體(ti)(ti)內部的(de)(de)(de)推(tui)(tui)(tui)進(jin)(jin)(jin)劑管(guan)(guan)(guan)理(li)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)，該裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)根(gen)據使用(yong)(yong)的(de)(de)(de)毛(mao)細元(yuan)件(jian)(jian)(jian)，分為(wei)篩網(wang)式(shi)(shi)(shi)、孔(kong)板(ban)(ban)式(shi)(shi)(shi)和(he)(he)網(wang)板(ban)(ban)組合(he)式(shi)(shi)(shi)推(tui)(tui)(tui)進(jin)(jin)(jin)劑管(guan)(guan)(guan)理(li)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)。篩網(wang)式(shi)(shi)(shi)推(tui)(tui)(tui)進(jin)(jin)(jin)劑管(guan)(guan)(guan)理(li)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)采用(yong)(yong)編織的(de)(de)(de)不(bu)(bu)銹鋼或純鈦篩網(wang)組件(jian)(jian)(jian)作為(wei)多(duo)(duo)孔(kong)毛(mao)細元(yuan)件(jian)(jian)(jian)；孔(kong)板(ban)(ban)式(shi)(shi)(shi)推(tui)(tui)(tui)進(jin)(jin)(jin)劑管(guan)(guan)(guan)理(li)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)采用(yong)(yong)激光或電子束打孔(kong)的(de)(de)(de)薄板(ban)(ban)組件(jian)(jian)(jian)作為(wei)多(duo)(duo)孔(kong)毛(mao)細元(yuan)件(jian)(jian)(jian)；網(wang)板(ban)(ban)組合(he)式(shi)(shi)(shi)推(tui)(tui)(tui)進(jin)(jin)(jin)劑管(guan)(guan)(guan)理(li)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)采用(yong)(yong)篩網(wang)和(he)(he)孔(kong)板(ban)(ban)組件(jian)(jian)(jian)作為(wei)多(duo)(duo)孔(kong)毛(mao)細元(yuan)件(jian)(jian)(jian)。本文介紹的(de)(de)(de)表(biao)面張力(li)(li)貯箱采用(yong)(yong)篩網(wang)式(shi)(shi)(shi)推(tui)(tui)(tui)進(jin)(jin)(jin)劑管(guan)(guan)(guan)理(li)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)，該裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)是通過(guo)電子束焊接成型的(de)(de)(de)。

表面張力貯箱電子束焊接設(she)計要求

電子(zi)(zi)束(shu)焊接(jie)具有能(neng)量(liang)(liang)密(mi)度高，熱輸入(ru)量(liang)(liang)小(xiao)，能(neng)量(liang)(liang)易于控制等特點(dian)，表(biao)面張力(li)(li)貯(zhu)箱(xiang)篩(shai)(shai)網式(shi)(shi)推(tui)(tui)進劑(ji)(ji)管(guan)理(li)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)采用電子(zi)(zi)束(shu)焊接(jie)完成，焊接(jie)表(biao)面張力(li)(li)貯(zhu)箱(xiang)篩(shai)(shai)網式(shi)(shi)推(tui)(tui)進劑(ji)(ji)管(guan)理(li)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)時，要(yao)(yao)求焊接(jie)變形量(liang)(liang)小(xiao)，焊接(jie)精度高，焊接(jie)成型(xing)的(de)篩(shai)(shai)網式(shi)(shi)推(tui)(tui)進劑(ji)(ji)管(guan)理(li)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)要(yao)(yao)求滿足設(she)計技術(shu)要(yao)(yao)求。篩(shai)(shai)網式(shi)(shi)推(tui)(tui)進劑(ji)(ji)管(guan)理(li)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)的(de)結(jie)構(gou)示(shi)意簡圖(tu)見(jian)圖(tu)1，它由(you)下壓板(ban)、下普(pu)通支板(ban)等構(gou)成，材料為1Cr18Ni9Ti，圖(tu)中(zhong)的(de)粗黑線為電子(zi)(zi)束(shu)焊縫位置(zhi)。表(biao)面張力(li)(li)貯(zhu)箱(xiang)篩(shai)(shai)網式(shi)(shi)推(tui)(tui)進劑(ji)(ji)管(guan)理(li)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)組件通過振動試驗后泡破點(dian)值Δpcr≥5.6 kPa。

圖(tu)(tu)1后艙管理裝(zhuang)置下組件結(jie)構及電(dian)子束焊(han)縫位置示(shi)意圖(tu)(tu)

要(yao)獲得表(biao)面(mian)張力貯箱(xiang)篩網(wang)式推(tui)進(jin)劑(ji)管理(li)裝(zhuang)置組件電(dian)子(zi)束焊(han)接工藝(yi)規范(fan)，需采用與產品厚(hou)度(du)和材料(liao)一(yi)致的標(biao)準(zhun)試板(ban)進(jin)行電(dian)子(zi)束焊(han)接工藝(yi)試驗，根(gen)據標(biao)準(zhun)試板(ban)焊(han)縫熔深的檢測結果，以確定準(zhun)確、合適的表(biao)面(mian)張力貯箱(xiang)篩網(wang)式推(tui)進(jin)劑(ji)管理(li)裝(zhuang)置組件電(dian)子(zi)束焊(han)接工藝(yi)規范(fan)。

電子束焊接工(gong)藝(yi)試驗

表(biao)面(mian)張(zhang)力貯箱(xiang)前（后）艙篩(shai)網式(shi)推進劑(ji)管(guan)理裝置(zhi)上（下）組件焊(han)縫分為對接(jie)(jie)式(shi)和搭接(jie)(jie)式(shi)焊(han)縫，表(biao)面(mian)張(zhang)力貯箱(xiang)篩(shai)網式(shi)推進劑(ji)管(guan)理裝置(zhi)組件焊(han)后和振動試(shi)驗后的(de)(de)泡破點值Δpcr≥5.6 kPa，為此(ci)，對接(jie)(jie)焊(han)縫熔(rong)深h對接(jie)(jie)≥1 mm，搭接(jie)(jie)焊(han)縫熔(rong)深h搭接(jie)(jie)≥0.8 mm。為了(le)減(jian)少(shao)電子束(shu)焊(han)接(jie)(jie)過程中的(de)(de)熱輸入量，在(zai)每(mei)個支板組件的(de)(de)邊緣(yuan)通過銑(xian)切(qie)機加工(gong)，加工(gong)出了(le)厚度h=0.5 mm，寬度l=1 mm的(de)(de)臺階。

篩網泡破點(dian)

當采用篩(shai)(shai)網(wang)作為表面張(zhang)力(li)貯箱(xiang)推進(jin)劑管理(li)裝置的(de)毛細元(yuan)件時(shi)，篩(shai)(shai)網(wang)所能維(wei)持的(de)最(zui)大靜壓力(li)即為篩(shai)(shai)網(wang)的(de)泡破點(dian)值(zhi)Δpcr，也就是(shi)氣體穿過篩(shai)(shai)網(wang)時(shi)所需的(de)壓差，其關系式見(jian)公式1：

式中：DBP為(wei)(wei)篩網的有效孔徑(jing)，mm；Δpcr為(wei)(wei)篩網的泡破點值，kPa；σ為(wei)(wei)工作(zuo)介質(zhi)的表面張力，N。

由公式1可知，篩網泡破(po)點值理論上與(yu)工作(zuo)介質的表面張力和篩網的有效(xiao)孔徑有關，在工作(zuo)介質一定的情況下，控制電(dian)子束焊接過程中篩網孔徑的變化是(shi)確保電(dian)子束焊接后(hou)篩網泡破(po)點值滿足設(she)計技(ji)術要(yao)求的關鍵環節。

結論

在(zai)研究對(dui)接(jie)(jie)式和搭(da)接(jie)(jie)式焊(han)縫試(shi)板(ban)電(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)(zi)束(shu)(shu)焊(han)接(jie)(jie)工(gong)(gong)藝(yi)電(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)(zi)束(shu)(shu)流與焊(han)縫熔深之間(jian)關(guan)系(xi)以及(ji)焊(han)接(jie)(jie)順序與角變形量之間(jian)關(guan)系(xi)的基礎(chu)之上，得出了電(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)(zi)束(shu)(shu)焊(han)接(jie)(jie)表(biao)(biao)面張力貯箱前（后(hou)(hou)）艙推(tui)進劑(ji)管理(li)(li)裝置(zhi)(zhi)上（下）組件(jian)的工(gong)(gong)藝(yi)規范，即加速電(dian)(dian)壓(ya)為(wei)(wei)60 kV，焊(han)接(jie)(jie)速度為(wei)(wei)500 mm/min，工(gong)(gong)作距離(li)為(wei)(wei)300 mm，電(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)(zi)束(shu)(shu)流為(wei)(wei)6 mA，聚焦電(dian)(dian)流為(wei)(wei)2.11 A，電(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)(zi)束(shu)(shu)偏移量為(wei)(wei)0.1 mm的焊(han)接(jie)(jie)工(gong)(gong)藝(yi)規范。采(cai)用(yong)該(gai)工(gong)(gong)藝(yi)規范焊(han)接(jie)(jie)的表(biao)(biao)面張力貯箱前（后(hou)(hou)）艙推(tui)進劑(ji)管理(li)(li)裝置(zhi)(zhi)上（下）組件(jian)焊(han)后(hou)(hou)的驗收和鑒(jian)定量級振動試(shi)驗后(hou)(hou)的泡破(po)點實測值滿足設(she)計要求。由此說明：表(biao)(biao)面張力貯箱推(tui)進劑(ji)管理(li)(li)裝置(zhi)(zhi)電(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)(zi)束(shu)(shu)焊(han)接(jie)(jie)工(gong)(gong)藝(yi)及(ji)其方法是合理(li)(li)可行的，焊(han)接(jie)(jie)工(gong)(gong)藝(yi)規范是合適(shi)的、正確的。采(cai)用(yong)該(gai)工(gong)(gong)藝(yi)規范焊(han)接(jie)(jie)的表(biao)(biao)面張力貯箱已(yi)用(yong)于某型號上面級液(ye)體發動機，該(gai)發動機已(yi)通(tong)過了地(di)面熱試(shi)車考核。