層板式噴注器由多層帶有精密型孔的薄板所組成,作為液體火箭發(fā)動機燃燒室的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)之一,已在航天器、導(dǎo)彈等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。但噴注器的制造過程采用擴(kuò)散焊接的方法,局部易產(chǎn)生焊接變形的問題,因而制造難度較大、成品率較低。同時焊接變形的影響因素及變化規(guī)律也較為復(fù)雜,難以從理論上指導(dǎo)工藝優(yōu)化,并且工藝試驗的周期較長,難以滿足各型號研制的進(jìn)度要求。本文運用擴(kuò)散焊接界面微洞焊合模型以及有限元模擬技術(shù),對噴注器的擴(kuò)散焊接進(jìn)行理論計算與模擬研究,探究焊后變形的機理,為解決層板式噴注器的制造問題提供理論依據(jù)。本文以塑性變形、表面源、界面源和蠕變四個理論模型為基礎(chǔ),針對擴(kuò)散焊接界面的變化行為,綜合推導(dǎo)并修正了微洞焊合模型的計算公式,設(shè)計了模型的計算流程與結(jié)果的表征方式。通過將本模型的計算數(shù)據(jù)與已有的實驗數(shù)據(jù)相比較,發(fā)現(xiàn)誤差較小,說明模型具有一定的預(yù)測能力。運用本模型對TC4鈦合金擴(kuò)散焊接的界面焊合進(jìn)行理論計算與分析,研究了模型中不同理論對于微洞焊合的影響,并分析了工藝參數(shù)對焊合率的影響機理。結(jié)合微洞焊合模型,對噴注器擴(kuò)散焊的有限元模擬方法進(jìn)行探究,建立了模型的整體結(jié)構(gòu)與焊接工藝曲線,定義了焊接臨界點并提出... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1層板式噴注器在發(fā)動機中的位置

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-2-層板式噴注器的結(jié)構(gòu)組成示意圖如圖1-3所示，它主要由法蘭以及與法蘭相連的多層疊加的層板所組成。其中，法蘭的作用是與上一級結(jié)構(gòu)相連，起到接入液體燃料與氧化劑的作用。在法蘭上有多圈隔離環(huán)帶，其作用是將液體燃料與氧化劑隔絕開來，防止二者提前接觸混合，導(dǎo)致在噴注器內(nèi)發(fā)生爆炸。而層板上有成對的型孔，各層板經(jīng)焊接連接后相對應(yīng)的型孔相互聯(lián)通，就形成了流道。不同層板的厚度、型孔位置不盡相同，相鄰層板的對應(yīng)型孔在位置上有一定錯動，這樣最終形成的流道將是一斜向通道，從而對從法蘭輸入的液體燃料和氧化劑起到轉(zhuǎn)向、破碎的作用。層板上的流道數(shù)量多、孔徑小，因而能使在一定流量和壓力下通過的液體燃料和氧化劑充分霧化。圖1-1層板式噴注器在發(fā)動機中的位置圖1-2層板式噴注器工作示意圖圖1-3層板式噴注器結(jié)構(gòu)示意圖層板式噴注器已在航天器、導(dǎo)彈上得到應(yīng)用，但是其制造仍然具有較大的難度，成品率較低，核心問題在于多層層板之間的焊接問題。由于噴注器由多層具有精密型孔的薄板組成，若是采用釬焊的方法，可能導(dǎo)致微孔堵塞而無法應(yīng)用。目前擴(kuò)散焊接是唯一可行的方法，但是依然存在以下四個方面的問題：1）在擴(kuò)散焊的過程中，型孔尺寸的變形量需要控制在一定范圍內(nèi)，無法通

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-2-層板式噴注器的結(jié)構(gòu)組成示意圖如圖1-3所示，它主要由法蘭以及與法蘭相連的多層疊加的層板所組成。其中，法蘭的作用是與上一級結(jié)構(gòu)相連，起到接入液體燃料與氧化劑的作用。在法蘭上有多圈隔離環(huán)帶，其作用是將液體燃料與氧化劑隔絕開來，防止二者提前接觸混合，導(dǎo)致在噴注器內(nèi)發(fā)生爆炸。而層板上有成對的型孔，各層板經(jīng)焊接連接后相對應(yīng)的型孔相互聯(lián)通，就形成了流道。不同層板的厚度、型孔位置不盡相同，相鄰層板的對應(yīng)型孔在位置上有一定錯動，這樣最終形成的流道將是一斜向通道，從而對從法蘭輸入的液體燃料和氧化劑起到轉(zhuǎn)向、破碎的作用。層板上的流道數(shù)量多、孔徑小，因而能使在一定流量和壓力下通過的液體燃料和氧化劑充分霧化。圖1-1層板式噴注器在發(fā)動機中的位置圖1-2層板式噴注器工作示意圖圖1-3層板式噴注器結(jié)構(gòu)示意圖層板式噴注器已在航天器、導(dǎo)彈上得到應(yīng)用，但是其制造仍然具有較大的難度，成品率較低，核心問題在于多層層板之間的焊接問題。由于噴注器由多層具有精密型孔的薄板組成，若是采用釬焊的方法，可能導(dǎo)致微孔堵塞而無法應(yīng)用。目前擴(kuò)散焊接是唯一可行的方法，但是依然存在以下四個方面的問題：1）在擴(kuò)散焊的過程中，型孔尺寸的變形量需要控制在一定范圍內(nèi)，無法通

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[6]20CrMnTiH鋼奧氏體晶粒長大規(guī)律及有限元模擬[J]. 劉燕波,陳文琳,王梁,陳國強,秦學(xué)楓.  材料熱處理學(xué)報. 2016(03)
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碩士論文
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[3]基于分子動力學(xué)的鈦合金擴(kuò)散連接過程及力學(xué)性能研究[D]. 張順.南京航空航天大學(xué) 2018
[4]X70管線鋼液相擴(kuò)散焊數(shù)值模擬[D]. 鄧祎楠.北京石油化工學(xué)院 2017
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[6]冪律流體雙股射流碰撞霧化的試驗研究[D]. 曹偉.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[7]壓力連接界面空洞演化模型研究[D]. 張超.西北工業(yè)大學(xué) 2015
[8]相比例對高壓扭轉(zhuǎn)TC4鈦合金晶粒細(xì)化及超塑性的影響[D]. 付杰.東北大學(xué) 2014
[9]TC6鈦合金的高溫蠕變行為及熱處理工藝對合金組織性能的影響[D]. 李學(xué)雄.中南大學(xué) 2012
[10]液體火箭發(fā)動機推力室結(jié)構(gòu)與冷卻設(shè)計[D]. 張其陽.清華大學(xué) 2012



本文編號：3377697