一种氢氧发动机推力室身部高效气密检测工装

技术领域

本发明涉及一种氢氧发动机推力室身部高效气密检测工装，属于气密检测技术领域。

背景技术

电铸镍和扩散钎焊是当前国内外高性能液氢/液氧、液氧/煤油发动机推力室身部主要制造技术，欧洲、美国、日本等地区或国家主要采用电铸镍生产工艺，而俄罗斯主要扩散钎焊工艺。相比电铸镍制造技术，扩散钎焊工艺具有流程简单、生产周期短、低成本、连接强度高。

为实现推力室身部的扩散钎焊，需要对推力室身部内外壁进行封焊，确保内外壁形成密闭腔体，以便在高温钎焊过程中，内壁腔体始终为真空状态。但封焊缝的气密性检测工艺方法主要有氦检和低压气密检漏，实际应用过程中存在问题有：

1)氦检方式只能对焊缝整体进行检漏，且周期较长，无法确定精准漏点，后续补焊过程有可能出现多次补焊；

2)低压气密检漏尽管能精准确定漏点，当产品结构尺寸较大时，尤其是内壁为薄壁铜合金时，即使压力仅为0.1MPa也会导致内壁腔体发生失稳而报废。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，解决了低压检漏过程中不发生内壁失稳的问题。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：

一种氢氧发动机推力室身部高效气密检测工装，包括：依次连接的小端固定装置、收敛段固定装置、扩散段固定装置和大端固定装置；

小端固定装置、收敛段固定装置、扩散段固定装置和大端固定装置的中心轴串联固定在一起；该工装安装在氢氧发动机推力室身部内壁的内型面上，避免氢氧发动机推力室身部进行气密检查时，内壁发生失稳现象；

小端固定装置均分为多瓣，用于匹配内壁相应位置的内径变化；

小端固定装置用于圆柱段的均匀胀形；

该工装与内壁表面接触的位置采用喷塑方式进行表面改性。

优选的，所述小端固定装置选铝合金材料制成。

优选的，所述喷塑层的厚度控制在2mm以内。

优选的，小端固定装置分别匹配内壁相应位置的内径变化量最大值为1mm。

优选的，圆柱段每瓣之间的间隙控制在0.5mm以内。

优选的，收敛段固定装置、扩散段固定装置和大端固定工装为仿形工装，用于推力室身部内壁曲线部分的支撑。

优选的，小端固定装置包括内撑块、支撑组件、楔形导向座；

支撑块均匀分布在圆周上，每个支撑块连接一个支撑组件，支撑组件的另一端与楔形导向座连接，当楔形导向座在轴向上运动时，支撑组件在径向上有相同的移动量，由此产生撑开或收缩的动作。

优选的，小端固定装置还包括螺杆、旋转手柄；旋转手柄与楔形导向座相连，楔形导向座与螺杆通过螺纹连接，实现楔形导向座的轴向运动；其中螺杆套装在中心轴上。

优选的，支撑组件的另一端位于楔形导向座的燕尾槽内，且燕尾槽位于楔形斜面上。

优选的，小端固定装置和大端固定装置的边缘设有0.5～1mm的倒角。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果：

(1)采用本发明工装，可以采用较简单的工艺方法实现封焊缝的密封性检测和渗漏点的精准定位问题，解决了以往工艺方法无法实现封焊缝渗漏点精准定位的问题；

(2)采用本发明工装，可以替代复杂的氦检漏等方式，单次产品的检漏效率提升30％；

(3)采用本发明工装，可以有效支撑在加压检漏过程中的铜，解决推力室身部内壁检测过程现象；

(4)采用本发明工装，封焊缝检漏过程处于承压状态，提高检漏有效性；

(5)采用本发明工装，可以实现封焊缝的承压性能检测，气密检测压力可提升至1～2MPa，提高封焊缝的可靠性，降低后续扩散钎焊过程中封焊缝渗漏的风险；

(6)采用本发明工装，能实现尺寸的一定可调，解决焊接变形或加工尺寸偏差带来的内型面变化问题，实现单套工装使用不同状态产品简单快捷气密试验工装的安装，成本可下降50％以上。

附图说明

图1为推力室身部结构示意图。

图2为气密工装结构示意图。

图3为小端固定装置中的胀形部分。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步详细描述。

氢氧发动机推力室身部结构图，如图1所示，推力室身部由外壁和内壁构成，内壁为铜材料，外壁为钢材料，内外壁两端通过焊接密封，且在两端位置分别焊接集合器形成一个封闭的腔体。本发明的主要技术方案是结合推力室身部内外壁结构特征，给出了推力室身部内外壁封焊缝低压气密检测工装的技术方案，确保精准定位渗漏点同时不发生内壁失稳现象，具体方案包括：

1)一种氢氧发动机推力室身部高效气密检测工装分为4个主要部分：小端固定装置、收敛段固定装置、扩散段固定装置和大端固定装置；小端固定装置为胀形工装，实现推力室身部内壁圆柱部分的支撑。收敛段固定装置、扩散段固定装置和大端固定工装为仿形工装，用于推力室身部内壁曲线部分的支撑，如图2所示。

2)装置的4个部分通过中心轴串联固定在一起。

3)小端固定装置和大端固定装置所选材料为铝合金，且边缘进行0.5～1mm的倒角。

4)工装与内壁表面接触的地方采用一种喷塑方式表面改性，喷塑层的厚度在2mm以内，确保在装配过程中不发生工装与铜内壁磕伤。

5)小端固定装置均分为6瓣，小端固定装置中的胀形部分如图3所示，可以适应铜内壁内径1mm变化，采用小端固定装置可进行均匀胀形，每瓣之间的间隙控制在0.5mm，防止气密试验过程中每瓣间隙过大，发生局部变形。

6)小端固定装置胀形通过楔形导向座实现。支撑块(即内撑块)一共有6组，均匀分布在圆周上，每个支撑块的后面设置有一个支撑组件，支撑组件在圆周的径向上设有精密导向装置，在另一端则设置有楔形的燕尾槽。6个支撑组件同时与一个楔形导向座相连接，当楔形导向座在轴向上运动时，组件在径向上有相同的移动量，由此产生“撑开”或“收缩”的动作。

7)旋转手柄与楔形导向座相连，楔形导向座与螺杆通过螺纹连接，实现楔形导向座的轴向运动。

8)小端固定装置和收敛段固定装置与中心轴用螺钉固定，使用时不进行拆卸。气密试验前将推力室身部装入工装中，再分别安装扩散段固定装置、大端固定装置，最后转动旋转手柄将大端固定装置进行固定。

通过上述工装的应用，扩散钎焊前的封焊缝检漏可以采用气密检查方式，具有高效、精准等特征。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

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。