膜片隔離閥脈沖激光焊接工藝分析

楊 祎,王吉平,董繼業(yè),解 慶,常 濤,劉 釗

(西安航天動(dòng)力研究所,陜西 西安 710100)

0 引言

膜片隔離閥廣泛應(yīng)用于單組元液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)劑貯存供應(yīng)系統(tǒng)中,與推進(jìn)劑預(yù)包裝貯箱集成設(shè)計(jì),對(duì)預(yù)包裝推進(jìn)劑進(jìn)行封存隔離,系統(tǒng)工作時(shí)膜片沿刻痕破裂打開形成推進(jìn)劑流體通道。對(duì)于使用自燃推進(jìn)劑的系統(tǒng),隔離閥的密封作用必須絕對(duì)可靠,不允許貯箱加注推進(jìn)劑后有任何泄漏[1]。

膜片隔離閥由預(yù)制有一定深度刻痕的金屬膜片和殼體采用激光焊接工藝連接,金屬膜片和殼體材料均為鈦基金屬,焊后通過氣密性試驗(yàn)檢查激光焊縫及膜片刻痕處的密封性能,膜片隔離閥的焊接質(zhì)量將直接影響到系統(tǒng)工作的可靠性。目前,膜片隔離閥的研究主要集中在產(chǎn)品設(shè)計(jì)[1]和產(chǎn)品試驗(yàn)[2]領(lǐng)域,產(chǎn)品焊接方法和焊接質(zhì)量控制的系統(tǒng)研究較少。本文從膜片隔離閥結(jié)構(gòu)入手,分析了激光焊接工藝參數(shù)選用的原則,設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)匹配出了激光焊接工藝規(guī)范,所焊接的產(chǎn)品焊縫質(zhì)量、密封性能和破裂壓力穩(wěn)定性均能滿足設(shè)計(jì)要求。

1 膜片隔離閥焊接結(jié)構(gòu)

膜片隔離閥的典型結(jié)構(gòu)見圖1,金屬膜片厚度為0.12 mm,直徑Φ20 mm,殼體外形尺寸約為Φ24 mm×40 mm。金屬膜片原材料為碘法鈦TAD,殼體原材料為TC4,其各元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)見表1,兩種材料的冶金性和焊接工藝性較好[3]。

圖1 膜片隔離閥典型結(jié)構(gòu)Fig.1 Typical structure of membrane isolation valve

金屬膜片結(jié)構(gòu)見圖2,刻痕處剩余厚度僅為0.05 mm左右,刻痕與焊縫位置距離大約為2 mm。膜片隔離閥激光焊縫設(shè)計(jì)要求見表2,焊接接頭除了滿足熔深、表面質(zhì)量和氣密檢查要求外,還需要嚴(yán)格控制熱輸入量使得焊接過程不會(huì)對(duì)金屬膜片刻痕位置產(chǎn)生顯著影響,從而保證膜片隔離閥的工作可靠性。……