航天用GH3600管成形工藝研究

GH3600合金是一種適用于1100℃以下承受低載荷的抗氧化鎳基高溫合金，而航天用GH3600合金管材主要用于運(yùn)載火箭上面級動力裝置的氫氧火箭發(fā)動機(jī)。目前,美國正在規(guī)劃以氫氧火箭發(fā)動機(jī)為基礎(chǔ)的軌道轉(zhuǎn)移飛行器及單級入軌的航天飛機(jī)，為登月研制的土星火箭,其二、三級采用J-2氫氧發(fā)動機(jī)，法國等西歐國家研制的阿里安火箭以及日本正在研制的運(yùn)載火箭上面級均采用氫氧發(fā)動機(jī)作為其主動力裝置。GH3600合金無縫管作為我國新一代氫氧發(fā)動機(jī)的主要配套產(chǎn)品和關(guān)鍵攻關(guān)項(xiàng)目,對提高我國航天發(fā)展的綜合實(shí)力起到重要的促進(jìn)作用。目前國內(nèi)鎳基管材的開坯主要采用鍛造＋鉆孔或斜軋穿孔工藝。本文工藝采用擠壓工藝開坯,并研究了不同的冷軋加工率及成品退火制度對成品性能的影響,獲得了航天用GH3600管材生產(chǎn)工藝。

原料為某公司的固溶態(tài)鍛坯，表面的鍛造氧化皮已經(jīng)打磨去除,具體物理狀態(tài)見表1。原料的化學(xué)成分見表2。

擠壓開坯的設(shè)備選用2.5MN 臥式擠壓機(jī),擠壓坯料規(guī)格為中y125 mmxb w 37mm×長度L，外表面采用銅包套潤滑,擠壓力在1.6～1.8MN,擠壓參數(shù)見表3。

(1)通過調(diào)整復(fù)雜斷面合金模具的分流孔結(jié)構(gòu)，包括分流孔面積、分流孔間距以及寬展角度,提高了各分流面的流速均勻性,以及各焊合面的焊合情況，從而改善了擠壓型材的質(zhì)量,消除了由流速不均勻而引起的扭曲缺陷。(2)通過仿真表明,模具結(jié)構(gòu)優(yōu)化后,提高了型材斷面溫度均勻性,且壁厚較大位置的表面溫度比其他位置低15～20℃,有利于平衡斷面上的合金流速。