一种QCr0.8膜片加工方法

技术领域

本发明属于液体火箭发动机制造技术领域，尤其涉及一种QCr0.8膜片加工方法。

背景技术

一种QCr0.8膜片加工方法典型零件——120吨液氧煤油液体火箭发动机点火导管膜片。

对于采用液氧/烃、液氧/液氢等非自燃双组元推进剂的液体火箭发动机，需由点火装置(也称为点火器、点火导管)提供初始点火热源使非自燃推进剂点火燃烧，常用点火器类型有化学点火器、固体火药点火器和电点火器。化学点火器的点火剂用量少，启动点火可靠，在飞行中能够保证发动机的多次启动。化学点火在多种液氧/煤油发动机中得到了应用，如苏联的RD-120、RD-170、RD-180和RD-190及美国“土星”5号运载火箭F-1发动机等液氧煤油发动机中。

以液氧、煤油为推进剂的液体火箭发动机常用的点火技术是利用能与气氧自燃的启动燃料,在一定压力下启动燃料先进入燃烧室与进入的气相氧自燃点火,并将随后进入的煤油和液氧点燃,可用于第一级、第二级火箭发动机的起动。启动燃料可以贮存在燃烧室前燃料管路上的密封容器(点火导管)内，通过两个膜片密封。当打开燃料主阀时，主燃料沿管路流动充填，在一定压力下，点火导管的两个膜片先后破裂，启动燃料首先进入燃烧室和氧化剂自燃点火。利用启动燃料与氧化剂的燃烧产物，使随后进入的主燃料与氧化剂点火燃烧。点火剂采用85％的三乙基硼((C2H5)3B)和15％的三乙基铝((C2H5)3Al)组成，是易燃易爆的危险化学品，点火导管各焊缝耐压强度、密封性要求高。

点火导管加注好点火剂后要进行长期储存，采用与点火剂相溶性好的金属材料，应可靠密封性和强度，防止点火剂泄漏，同时要保证点火时能够及时打开，具备可靠稳定的功能特性，采用QCr0.8膜片结构。

目前QCr0.8膜片加工过程中存在加工过程0.23±0.02尺寸超差、膜片基体泄漏、膜片切破压力值不稳定问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种QCr0.8膜片加工方法，能够可靠的保证该零件加工精度及切破性能要求。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：一种QCr0.8膜片加工方法，包括：将棒坯料进行热处理得到膜片坯料；对膜片坯料进行车加工得到QCr0.8膜片。

上述QCr0.8膜片加工方法中，还包括：对QCr0.8膜片采用氦质谱检漏方法判断QCr0.8膜片基体密封性漏率值是否合格。

上述QCr0.8膜片加工方法中，还包括：对QCr0.8膜片进行液压切破试验判断QCr0.8膜片的破裂压力值是否满足使用要求。

上述QCr0.8膜片加工方法中，所述热处理包括：先固溶处理再时效处理。

上述QCr0.8膜片加工方法中，在固溶处理中，装炉温度为940±10℃，保温温度为940±10℃，保温时间为90min～120min，冷却介质为：淡水，冷却介质温度为：≤35℃，冷却转移时间≤15min，冷却介质中停留时间≥5min。

上述QCr0.8膜片加工方法中，在时效处理中，装炉温度为470±10℃，保温温度为470±10℃，保温时间为360min，冷却介质为：空气，冷却方式为：放置在空气中冷却至室温。

上述QCr0.8膜片加工方法中，QCr0.8膜片的剪切位置剩余厚度值为0.23±0.02mm。

上述QCr0.8膜片加工方法中，车加工时采用硬质合金刀，前角为12°±0.5°，后角为6°～8°，主偏角为93°±1°，刀尖圆弧小于R0.05，切削速度为1000r/min±50r/min，每一次进给量不大于0.2mm。

上述QCr0.8膜片加工方法中，在0.45MPa压力下QCr0.8膜片基体密封性漏率值不大于1.3×10

上述QCr0.8膜片加工方法中，若QCr0.8膜片的破裂压力值为4MPa～8MPa，则满足使用要求。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

(1)本发明的过程要求简单明确，能够可靠的保证该零件加工精度及切破性能要求；

(2)本发明通过固溶时效处理，稳定控制棒坯料剪切强度；

(3)本发明通过夹具装夹定位找正，选择一定形状尺寸刀具，车加工时分两次加工成形、保证0.23±0.02的两面平行，剩余厚度值0.23±0.02mm符合要求；

(4)本发明通过氦质谱检漏方法，简便精确筛选出膜片基体泄漏产品；

(5)本发明通过液压切破试验，检测确定切破值符合规定要求。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是本发明实施例提供的QCr0.8膜片结构的示意图；

图2是本发明实施例提供的QCr0.8膜片结构的另一示意图；

图3是本发明实施例提供的车加工左端外形尺寸的示意图；

图4是本发明实施例提供的车加工右端内部尺寸示意图；

图5是图4中的圆圈部分的放大示意图；

图6是本发明实施例提供的车加工右端外形尺寸示意图；

图7是图6中的圆圈部分的放大示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

图1是本发明实施例提供的QCr0.8膜片结构的示意图。如图1所示，该QCr0.8膜片结构包括左侧凸台、中间薄壁、右侧环台三部分，左侧凸台通过中间薄壁与右侧环台相连接。

图1中中间薄壁结构标出的厚度量值为0.23±0.02mm，是关键尺寸，重要特性特征值，该值是保证结构功能实现的核心要素。

本实施例提供了一种QCr0.8膜片加工方法，该方法包括：

将棒坯料进行热处理得到膜片坯料；

对膜片坯料进行车加工得到QCr0.8膜片。

该方法还包括：对QCr0.8膜片采用氦质谱检漏方法判断QCr0.8膜片基体密封性漏率值是否合格。

该方法还包括：对QCr0.8膜片进行液压切破试验判断QCr0.8膜片的破裂压力值是否满足使用要求。

热处理包括：先固溶处理再时效处理。在固溶处理中，装炉温度为940±10℃，保温温度为940±10℃，保温时间为90min～120min，冷却介质为：淡水，冷却介质温度为：≤35℃，冷却转移时间≤15min，冷却介质中停留时间≥5min。在时效处理中，装炉温度为470±10℃，保温温度为470±10℃，保温时间为360min，冷却介质为：空气，冷却方式为：放置在空气中冷却至室温。

具体的，棒坯料热处理为先固溶处理再时效处理，固溶处理装炉温度940±10℃，保温温度940±10℃，保温时间90min～120min，冷却介质：淡水，冷却介质温度：≤35℃，冷却转移时间≤15min，介质中停留时间≥5min；时效处理装炉温度470±10℃，保温温度470±10℃，保温时间360min，冷却介质：空气。冷却方式：空冷至室温。随炉剪切试件两件，检测要求在轴向Φ40处切取剪切试样，检测机械性能τb＝200～270MPa后进行后续工作。

对膜片坯料进行车加工得到QCr0.8膜片包括如下步骤：

步骤一：车加工左端外形尺寸。

如图3所示，平端面见光，保证总长尺寸L≥20mm；车外圆Φ12±0.2mm，保证尺寸6±0.1mm；车斜角35°±30′的外锥面并平端面，保证尺寸6±0.1mm、10.5±0.2mm；保证各项形位公差要求，其余达图。

步骤二：车加工右端内外形尺寸。如图4和图5所示，平端面，保证总长尺寸18.5±0.1mm；车外圆

步骤三：车加工右端外形尺寸。如图6和图7所示，平端面，保证尺寸6.5±0.05mm；车外圆

车加工膜片剪切位置剩余厚度值0.23±0.02mm，两次加工保证0.23mm的两面平行。

车加工膜片剪切位置剩余厚度值0.23±0.02mm，车削时采用硬质合金刀，前角12°±0.5°、后角6°～8°，主偏角93°±1°，刀尖圆弧小于R0.05，切削速度1000r/min±50r/min，每一次进给量不大于0.2mm。

膜片加工后，采用氦质谱检查方法，在0.45MPa压力下基体密封性漏率值不大于1.3×10

液压破坏切破强度值：4MPa～8MPa，同批材料加工批次选取10％不少于2件，且选取件含有剩余厚度值边界值，做膜片破裂试验件，保证批次膜片加工质量。

膜片材料为QCr0.8，坯料热处理后剪切强度τb：200MPa～270MPa，膜片剪切位置剩余厚度值0.23±0.02mm，在0.45MPa压力下密封性氦质谱检查漏率值不大于1.3×10

实施例

该QCr0.8膜片加工方法包括如下步骤：

(1)棒坯料热处理。每批材料需加发2件热处理试件，热处理τb：200～270MPa。

固溶处理：空气电阻炉；装炉温度940±10℃，装炉方式：平摆，不允许叠装；试件和零件同炉热处理，试件必须摆放在与零件实际装炉位置相同或相近的位置；保温温度940±10℃，保温时间90～120min，冷却介质：淡水，冷却介质温度：≤35℃，冷却转移时间≤15min，介质中停留时间≥5min。

时效处理：循环空气电阻炉，装炉方式：散放，不允许面接触；试件和零件同炉热处理，试件必须摆放在与零件实际装炉位置相同或相近的位置；装炉温度470±10℃，保温温度470±10℃，保温时间360min，冷却介质：空气。冷却方式：空冷至室温。

试件剪切强度检测要求：在膜片剩余厚度尺寸处切取剪切试样检测机械性能，τb＝200～270MPa。

(2)车加工膜片。

车加工膜片剪切位置剩余厚度值0.23±0.02mm，两次加工保证0.23的两面平行：(1)车锥面，端面形槽，保证尺寸35°±30′、R0.5、4.27±0.02。(2)专用45#钢材料卡盘软爪装夹Ф52外圆，工装镗加工出Ф52外圆仿形面，表面粗糙度不大于Ra0.8、

车加工膜片剪切位置剩余厚度值0.23±0.02mm，车外圆Ф40、R0.5：(1)装夹工装：芯胎装夹，以孔及端面定位，装后保证Ф52外圆及右端面跳动量在0.02；顶尖压力0.1MPa～0.2MPa，防止装夹后零件变形；顶帽为铝合金结构；(2)车削时，硬质合金刀，前角为12°±0.5°、后角为6°～8°，主偏角为93°±1°，刀尖圆弧小于R0.05；切削速度1000r/min±50r/min；每一次进给量不大于0.2mm。

(3)氦质谱检测。逐件进行氦质谱检查，在0.45MPa压力下密封性氦质谱检查漏率值不大于1.3×10

(4)破裂试验。同批材料加工的QCr0.8膜片，抽取10％(不少于2件，剩余厚度值为边界值)做膜片破裂试验件，液压破坏切破强度性能值：4MPa～8MPa。

本实施例的过程要求简单明确，能够可靠的保证该零件加工精度及切破性能要求；本实施例通过固溶时效处理，稳定控制棒坯料剪切强度；本实施例通过夹具装夹定位找正，选择一定形状尺寸刀具，车加工时分两次加工成形、保证0.23±0.02的两面平行，剩余厚度值0.23±0.02mm符合要求；本实施例通过氦质谱检漏方法，简便精确筛选出膜片基体泄漏产品；本实施例通过液压切破试验，检测确定切破值符合规定要求。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。