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现代交通与冶金材料:航天用耐高温管件冷弯成形技术的应用开发

2023-07-03
摘要:本文从管件制备材料的选择、成形工艺方法的比较、螺旋冷弯成形工艺制备过程、管件制备质量及性能检测等四个方面对管件产品的开发应用做了详细阐述。该产品制作质量良好,性能完全符合要求,项目取得良好预期。

  【作 者】韩静涛;杨兴文

  【引 言】

  随着人类对深空探测的不断发展,核动力已逐渐在深空探测航天器中应用[1-5]。在能量转换系统中,布雷顿循环得到了广泛的使用,在循环过程中回热器需要承受将近773 K的最高循环温度。作为回热器附近的附属管件,其承受的温度也有600 K左右,而此类管件一般要求具有较好的通气密闭性、耐高温性及较大D/S(管径/壁厚)比,目前主要以钛及钛合金无缝管为主,管坯的制备主要采用钻孔挤压和斜轧钻孔两类工艺[6-8],钻孔挤压的制备工艺对金属的消耗量较大,其废料可高达10%一15%,而斜轧穿孔的制备工艺相对来讲对金属的消耗量较小,工艺废料在1%—3%,但其主要缺点在于制备出的管坯厚度公差略大,且制备工艺较为复杂,制作成本比较昂贵[9]。

  小于5m的大尺寸、高D/S比的耐高温管件。本文从管件制备材料的选择、成形工艺方法的比较、螺旋冷弯成形工艺制备过程、管件制备质量及性能检测等四个方面对管件产品的开发应用做了详细阐述。该产品制作质量良好,性能完全符合要求,项目取得良好预期。

  【结束语】

  通过对核动力航天器附属管件材料的筛选分析,确定了工业纯钛(TA1)作为航天用大尺寸管件制备的目标材料。通过常用的冷弯成形制管方法分析及管件的技术要求,选定了螺旋冷弯咬合的方式作为该高温管件的成形方法;通过在螺旋风管机的试验,最终成功制备出了壁厚为1 mm、直径为500 mm、长度为6000 mm的大尺寸、耐高温钛合金管件,经质量和力学性能检测,各项参数均符合技术要求,为该类航天用耐高温管件提供了一种新型的、实用的成型工艺方法。该技术对于航天类的其他功能性管件的制备也具有很大的推广意义。

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标签: 冷弯成形