[发明专利]航天用大尺寸薄壁内衬及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种航天用大尺寸薄壁内衬及其制造方法，属于航天设备制造技术领域。

背景技术

推进剂贮箱是推进剂系统的重要组件之一，随着航天技术的发展，贮箱向着大容积、轻质化方向发展。制造具有容积大、重量轻、可靠性高等特点的贮箱对系统增加有效载荷、保障发射安全等具有重要意义。

纤维缠绕压力容器因其具有结构效率高、可靠性高、失效模式安全等优点而在航天压力容器领域。由于大尺寸薄壁的特点，结构设计和成型上面临着巨大的困难，需要解决成型、加工和焊接等诸多关键技术难题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷以及航天推进剂贮箱大容积、轻质化、高可靠性的设计要求，本发明的目的是提供一种航天用大尺寸薄壁内衬及其制造方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

第一方面，本发明提供了一种航天用大尺寸薄壁内衬，其包括内衬本体、上封头、下封头、气路接嘴和液路接嘴，所述上封头和下封头分别固设于内衬本体的顶部和底部，所述气路接嘴固设于上封头的顶部，所述液路接嘴固设于下封头的底部。

作为优选方案，所述上封头和下封头的外型面均为椭球型面，所述椭球型面的短轴与长轴的长度之比为(0.6～0.7)：1。

作为优选方案，所述内衬本体的壁厚为1.2～2.5mm，直径为1200～1350mm，高度为1900～2200，液路出口的直径为300～380mm。

作为优选方案，所述内衬本体的材料为铝合金或钛合金，所述上封头和下封头的材料均与内衬本体的材料相同，所述气路接嘴和液路接嘴的材料也均与内衬本体的材料相同。

作为优选方案，所述铝合金包括5A06铝合金，所述钛合金选自TA0、TA1、TA2、TA3、TA4、TA5、TA6、TA7、TA8、TA9、TA10和TC4中的一种。

第二方面，本发明还提供了一种如前述的航天用大尺寸薄壁内衬的制造方法，其包括如下步骤：

分别制做内衬本体、上封头、下封头、气路接嘴和液路接嘴；

将内衬本体、上封头、下封头、气路接嘴和液路接嘴进行焊接，得到内衬半成品；

将所述内衬半成品在100～280℃下进行热处理，得到所述大尺寸薄壁内衬。

作为优选方案，所述内衬本体的制做方法为整体锻造成型、半筒体焊接成型或锻件旋压成型。

作为优选方案，所述锻件旋压成型的方法为：将筒状锻件在芯模上，在350～700℃下进行旋压，控制旋压速度为400～700rpm，进刀量为0.2～0.5mm/r。

作为优选方案，所述上封头和下封头的制做方法均为：板材冲压或旋压。

作为优选方案，所述气路接嘴和液路接嘴的制做方法均为：锻件加工成型。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明解决了大尺寸复合材料缠绕贮箱金属内衬成型、焊接难的问题；

2、在航天器中应用时具有很高的可靠性和安全性；

3、使用本发明所述方法制造的大尺寸薄壁焊接内衬可用于航天器推进系统领域，可有效降低其结构质量，提高可靠性。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的大尺寸薄壁焊接内衬结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本发明中的大尺寸薄壁焊接内衬的结构如图1所示，由内衬本体1、上封头2、下封头3、气路接嘴4和液路接嘴5组成。

实施例1

本实施例提供的一种制造大尺寸薄壁焊接内衬的方法，具体包括如下步骤：

步骤一：制备金属内衬的材料为铝合金5A06，构成金属内衬的内衬本体、上封头、下封头、气路接嘴和液路接嘴通过焊接方式连接。

步骤二：通过冲压或旋压工艺成型内衬的上封头和下封头。将整张铝合金板材放在模具上进行冲压，冲压次数为4～6次，冲压深度依次递减，冲压深度范围40～220mm；或将整张铝合金板材放在芯模上进行旋压，旋压速度400～700r/min，进刀量为0.2～0.5mm/r，旋压过程采用边旋压边加热的方式，其局部加热温度为350～700℃。