一种狭窄间隙结构多余物防控方法与流程

1.本发明属于机械加工技术领域，尤其涉及一种狭窄间隙结构多余物防控方法。


背景技术：

2.液体火箭发动机是运载火箭和导弹武器的核心装置，系统组成复杂，工作环境恶劣，是目前最为复杂的动力系统。同时，随着液体动力系统需求的不断提高，发动机推质比、比冲等参数指标的进一步提升，对动力系统的轻质化、高可靠性、高性能提出了更高要求，使得液体火箭发动机动力系统核心部件结构更为复杂，多材料、多结构、多工艺复合制造更为明显，组件间连接处存在大量狭窄的间隙结构，最小仅为0.01mm。其次，随着设计结构、难度的不断提高，产品的制造难度大幅增加，制造流程更为复杂，在组件精加工、焊接过程中，切屑、切削液等多余物容易进入间隙。而多余物会对火箭发动机产生致命危害，包括液氧管路燃烧爆炸、喷注器小孔堵塞而引起不稳定燃烧、电路系统短路或误动作直接造成产品故障失效，也是航天火箭失利的主要故障模式。多余物防控技术是液体火箭发动机制造、质量控制的关键技术。
3.目前，液体火箭发动机多余物防控的手段主要为绝缘胶布物理隔离、动物油脂溶解防护两种手段，但是常规手段存在如下问题：
4.(1)绝缘胶布等物理隔离方法：在加工过程中，由于刀具、切削液等振动、高温作用易脱落，防护效果差。
5.(2)动物油脂不易去除，尤其对于狭小间隙。残留的油脂在氧系统存在爆燃隐患。


技术实现要素：

6.本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种狭窄间隙结构多余物防控方法，解决了传统动物油脂不易去除的问题。
7.本发明目的通过以下技术方案予以实现：一种狭窄间隙结构多余物防控方法，所述方法包括如下步骤：(1)封堵产品的狭窄间隙的一侧；(2)检查狭窄间隙中多余物状态，确保无多余物；(3)采用水溶蜡加热并熔化，将蜡液灌入待填充的狭窄间隙；(4)对步骤(3)填充水溶蜡的产品，采用膏状的粘结蜡封堵产品与水溶蜡之间连接处的间隙；(5)采用中温蜡加热并熔化，在水溶蜡表面覆盖中温蜡液；(6)对步骤(5)覆盖中温蜡的产品，采用膏状的粘结蜡封堵产品与水溶蜡的连接处间隙，然后采用医用胶布再对连接处间隙进行二次封堵；(7)产品加工后，取出医用胶布；采用压缩空气去除产品表面金属屑等多余物，超声波清洗去除产品表面油渍；(8)采用电热式蒸汽脱蜡炉脱去产品中的中温蜡、粘结蜡以及部分水溶化蜡；(9)对步骤(8)脱蜡后的产品，采用压缩空气吹去内腔残余的蜡料，并采用软毛刷刷去表面残蜡；(10)将步骤(9)的产品，采用水煮去除间隙残留的水溶蜡；(11)将产品置于酒精中采用超声波进行清洗；(12)采用真空烘干箱进行烘干处理。
8.上述狭窄间隙结构多余物防控方法中，在步骤(2)中，多余物检查方法为听音法、内窥镜检查法或酒精清洗冲刷法。
9.上述狭窄间隙结构多余物防控方法中，在步骤(3)中，水溶蜡的温度为50℃
‑
55℃，并采用不大于200目的不锈钢过滤网进行过滤，确保蜡液纯净度，蜡液灌入量需大于间隙体积。
10.上述狭窄间隙结构多余物防控方法中，在步骤(5)中，中温蜡的温度为60℃
‑
65℃，并采用不大于200目的不锈钢过滤网进行过滤，确保蜡液纯净。
11.上述狭窄间隙结构多余物防控方法中，在步骤(8)中，脱蜡工艺参数为：脱蜡温度：150℃
‑
170℃；保压压力：0.5
‑
0.75mpa；保压时间：10
±
2min。
12.上述狭窄间隙结构多余物防控方法中，选择蜡作为填充物，其中水溶芯填充间隙、中温蜡覆盖水溶芯表面、粘结蜡增加连接强度。
13.上述狭窄间隙结构多余物防控方法中，填充物去除工艺中，蒸汽去除中温蜡，水煮去除水溶蜡，超声波清除油脂。
14.上述狭窄间隙结构多余物防控方法中，所述产品为液体火箭发动机液氧主阀壳体。
15.上述狭窄间隙结构多余物防控方法中，所述液体火箭发动机液氧主阀壳体包括上壳体和中轴；其中，所述上壳体通过氩弧焊以及钎焊和中轴相连接；所述上壳体包括壳体和导向套；所述壳体与所述中轴的氩弧焊焊缝因结构限制无法焊透，存在最小0.01mm的狭窄间隙。
16.上述狭窄间隙结构多余物防控方法中，所述粘结蜡为蜂蜡。
17.本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
18.(1)本发明基于蜡固液特性及良好的流动性，以水溶蜡作为间隙填充体，解决了传统动物油脂不易去除的问题；以中温蜡作为覆盖物，确保水溶蜡不被切削液所溶；以粘结蜡作为水溶蜡、中温蜡与产品的粘结剂，避免了加工、周转过程中脱落风险。采用高压蒸汽脱蜡快速去除全部中温蜡以及多数填充蜡，再通过水煮、超声去除水溶蜡残蜡，确保填充物去除干净；
19.(2)本发明的原材料来源广泛，价格低廉，无毒环保；
20.(3)本发明不受间隙尺寸限制，去除后未见多余物，适用于液体火箭发动机氧化剂系统、燃料系统对于多余物严苛要求，同样也适用于航空、核电、兵器以及民用领域。
附图说明
21.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：
22.图1是本发明实施例提供的液体火箭发动机液氧主阀壳体的结构示意图；
23.图2是本发明实施例提供的狭窄间隙结构多余物防控方法的流程图。
具体实施方式
24.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。
25.图2是本发明实施例提供的狭窄间隙结构多余物防控方法的流程图。如图2所示，该方法包括如下步骤：(1)封堵产品狭窄间隙的一侧。(2)检查多余物状态。(3)采用洁净的水溶蜡加热并熔化，将蜡液灌入待填充的狭窄间隙。蜡液自然冷却、凝固后清理表面残蜡。(4)对步骤(3)填充水溶蜡的产品，采用膏状的粘结蜡封堵产品与水溶蜡之间连接处的间隙。(5)采用洁净的中温蜡加热并熔化，在水溶蜡表面覆盖中温蜡液，蜡液自然冷却、凝固后清理表面残蜡。(6)对步骤(5)覆盖中温蜡的产品，采用膏状的粘结蜡封堵环缝附近与水溶蜡的连接处间隙。(7)产品加工后，取出医用胶布。压缩空气去除表面金属屑等多余物，超声波清洗去除表面油渍。(8)采用电热式蒸汽脱蜡炉脱去产品中的中温蜡、粘结蜡以及部分水溶化蜡。(9)对步骤(8)脱蜡后的产品，采用压缩空气吹去内腔残余的蜡料，并采用软毛刷刷去表面残蜡。(10)将步骤(9)的产品，采用水煮去除间隙残留的水溶蜡。(11)将产品置于酒精中采用超声波进行清洗。(12)采用真空烘干箱进行烘干处理。
26.本实施例为某大推力液体火箭发动机液氧主阀壳体，如图1所示，由上壳体1、中轴2组成，通过氩弧焊3以及钎焊4连接而成。上壳体由壳体11与导向套12组成。壳体与中轴的氩弧焊焊缝因结构限制无法焊透，存在最小0.01mm的狭窄间隙5。
27.实施步骤如下：
28.(1)中轴装入上壳体，采用氩弧焊连接壳体与中轴，再采用钎焊连接导向套与中轴。
29.(2)检查产品表面，尤其是待填充间隙，确保无多余物。
30.(3)采用洁净的水溶蜡放入到烘干箱中加热并熔化为液态，将产品倒置后，采用滴管将蜡液滴入狭窄间隙中，待完全覆盖并溢出后停止，蜡液冷却及凝固后清理表面残蜡。
31.(4)对步骤(3)得到的水溶蜡填充间隙的产品，倒置后，采用膏状粘结蜡封堵产品与水溶蜡的连接处的间隙。
32.(5)采用洁净的中温蜡放入到烘干箱中加热并熔化，对步骤(4)处理的产品，倒置后，采用滴管将蜡液灌入到其水溶蜡及粘结蜡表面，蜡液加入量应确保可完全覆盖水溶蜡表面，且其厚度应大于5mm。待蜡液冷却、凝固后清理表面残蜡。
33.(6)对步骤(5)得到的产品，采用粘接蜡封堵产品与中温蜡的连接处间隙，然后采用医用胶布再对连接处进行二次封堵。
34.(7)产品加工后，取出医用胶布。吹砂去除产品金属屑等多余物，超声波清洗去除产品表面油渍。
35.(8)采用电热式蒸汽脱蜡炉脱去产品蜡料。
36.(9)对步骤(8)脱蜡后的产品，采用压缩空气吹去内腔残余的蜡料，并采用软毛刷刷去产品表面残蜡。
37.(10)将步骤(9)处理的产品，采用水煮去除环缝中的残留的水溶蜡，热水中添加柠檬酸加快去除速度。
38.(11)将产品置于酒精中，采用超声波进行清洗，清洗时间为20min。
39.(12)采用真空烘干箱进行烘干处理。
40.步骤(2)中，多余物检查方法包括听音法、内窥镜检查法、酒精清洗法。
41.步骤(3)中，水溶蜡牌号为kc4057p，水溶蜡的温度为50
‑
55℃，并采用不大于200目的不锈钢过滤网进行过滤，确保蜡液纯净度，蜡液溢出缝即可。
42.步骤(4)、(6)中的粘结蜡为蜂蜡。
43.步骤(5)中温蜡牌号为kc2656l，中温蜡的温度为60
‑
65℃，并采用不大于200目的不锈钢过滤网进行过滤，确保蜡液纯净。
44.步骤(8)的脱蜡工艺参数：脱蜡温度：150
‑
160℃，保压压力：0.55
‑
0.70mpa，保压时间：10
±
2min。
45.步骤(10)柠檬酸的浓度为20％
‑
30％。
46.步骤(12)中烘干温度应为60
‑
70℃。
47.本发明基于蜡固液特性及良好的流动性，以水溶蜡作为间隙填充体，解决了传统动物油脂不易去除的问题；以中温蜡作为覆盖物，确保水溶蜡不被切削液所溶；以粘结蜡作为水溶蜡、中温蜡与产品的粘结剂，避免了加工、周转过程中脱落风险。采用高压蒸汽脱蜡快速去除全部中温蜡以及多数填充蜡，再通过水煮、超声去除水溶蜡残蜡，确保填充物去除干净；本发明的原材料来源广泛，价格低廉，无毒环保；本发明不受间隙尺寸限制，去除后未见多余物，适用于液体火箭发动机氧化剂系统、燃料系统对于多余物严苛要求，同样也适用于航空、核电、兵器以及民用领域。
48.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。