一、引言
鑄造技術(shù)是航天型號產(chǎn)品的主要工藝技術(shù)之一，在型號產(chǎn)品的一些關(guān)鍵部件上廣泛采用了鑄造技術(shù)。由于鑄件 的工藝技術(shù)水平和工藝質(zhì)量直接關(guān)系到型號產(chǎn)品研制生產(chǎn)的先進(jìn)性、可靠性和穩(wěn)定性，所以不斷攻克鑄造技術(shù)的難關(guān)是宇航工業(yè)發(fā)展的需要。在當(dāng)今日益激烈的國際市場競爭中，世界各國都在千方百計地研究和采取一些必要的措施降低運(yùn)載器的成本，在制造工藝上盡可能選用一次成形鑄造工藝，這種工藝不僅可以減少零件的數(shù)量、焊接次數(shù)及機(jī)加工序，還可以減少檢測數(shù)量和工時費(fèi)用，從而大大地降低運(yùn)載器的成本，因此鑄造技術(shù)在宇航工業(yè)中的應(yīng)用將越來越廣泛。
二、國外鑄造技術(shù)在航天產(chǎn)品中的應(yīng)用
美國的宇航生產(chǎn)中不僅材料和制造工藝先進(jìn)，而且生產(chǎn)成本低。例如，美國空間運(yùn)輸主發(fā)動機(jī)STME廣泛采用了一次成形澆注工藝，STME的主燃燒室使用精確的熔模澆鑄技術(shù)，將結(jié)構(gòu)外殼、前后歧管、支柱和前法蘭澆注成一塊組件，內(nèi)壁采用真空等離子噴涂(VPS)附著NARloyZ冷卻襯，采用這種制造工藝可使燃燒室零件數(shù)減少50多個，焊接次數(shù)減少約90個。在液氫、液氧渦輪泵的組合件中殼體、葉輪、葉片等采用了熔模鑄造技術(shù)。 由于STME發(fā)動機(jī)中廣泛采用了鑄造成形工藝，因此其零件數(shù)量比SSME發(fā)動機(jī)的數(shù)量明顯減少，焊縫也明顯地減少，大大地降低了成本。
美國宇宙神MA-5A發(fā)動機(jī)的液氧級間段接頭是由10個零件、21個焊點(diǎn)組成，每個接頭成本為41000美元。而MB-5B采用熔模澆鑄工藝后，接頭被澆鑄成一塊組件，無焊點(diǎn)，成本降低到原來的1/10，僅為4000美元。
能源號是俄羅斯的大型運(yùn)載系列中最基本的型號。RD-012是能源號系列運(yùn)載火箭的高性能液氫/液氧火箭發(fā)動機(jī)，由俄羅斯化學(xué)自動化設(shè)計局研制。其氧泵為整體式兩級泵，一級供應(yīng)燃燒室，另一級供應(yīng)高壓預(yù)燃室。雙入口燃燒室級葉輪是與整體軸一起鑄造的，預(yù)燃室級葉輪也是鑄造的。兩級泵用同一個入口集流管，燃燒室級和預(yù)燃室雙入口葉輪第二側(cè)的液氧是由通過各自出口的4條通道供應(yīng)的，這些供應(yīng)通道都是采用鑄造工藝制造的。
“阿里安5”是一種大型運(yùn)載火箭，由上、下兩大部分組成，其中的下面部分基礎(chǔ)級安裝了“HM-60火神”發(fā)動機(jī)。該發(fā)動機(jī)的一些關(guān)鍵部件采用鑄造工藝而成，如氧渦輪泵中的軸肩離心泵和傾斜型泵殼為澆鑄成型，液氫渦輪泵罩殼前部和渦輪的軸承支座均采用鉻鎳鐵合金材料鑄造制成，噴注器的液氧集流腔是選用因康鎳718材料經(jīng)鑄造加工而成。
“H-2”是兩級低溫液體運(yùn)載火箭，由直徑4m的第一級、第二級和兩臺并聯(lián)的固體火箭助推器組成。LE-5B是H-2運(yùn)載火箭二子級采用的液氧/液氫發(fā)動機(jī)，LE-7A是H-2運(yùn)載火箭一子級采用的液氧/液氫發(fā)動機(jī)。LE-7A是LE-7的改進(jìn)型，改進(jìn)的主要目的是提高堅固性和降低生產(chǎn)成本，改進(jìn)重點(diǎn)放在發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)和組件安排上，使其更易于制造和檢測。由于焊接結(jié)構(gòu)也進(jìn)行了重新設(shè)計，因此減少了焊接點(diǎn)數(shù)及零部件數(shù)量。LE-7A發(fā)動機(jī)的主噴注器的液氧箱底采用精密鑄件，使焊縫數(shù)目減到最低程度。燃料渦輪泵殼體、氧化劑渦輪泵的殼體都采用了大型精密鑄造，氧化劑渦輪泵的渦輪噴管材料從鍛件變成精鑄件。LE-5B發(fā)動機(jī)是LE-5A的改進(jìn)型，改進(jìn)后的發(fā)動機(jī)， 將LE-5A噴管部分氫膨脹循環(huán)方式改為燃燒室部分氫膨脹循環(huán)。發(fā)動機(jī)的部件在設(shè)計上也作了一定的改進(jìn)，其中渦輪泵的殼體改用大型精密鑄造件，降低了生產(chǎn)成本。
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