攪拌摩擦焊是利用高速旋轉的攪拌頭與工件產(chǎn)生熱量使工件融合在一起完成焊接,攪拌摩擦焊技術具有焊接接頭強度高、缺陷少、質量高、變形小、焊接過程無污染等優(yōu)點,能夠降低成本、節(jié)省材料、優(yōu)化結構、減輕結構重量,在航天領域可以發(fā)揮關鍵作用。
1991年,英國焊接研究所發(fā)明了攪拌摩擦焊。
1999年,波音開始利用攪拌摩擦焊制造德爾塔火箭。
2001年,中國航天一院211廠,對攪拌摩擦焊進行初步研究,發(fā)現(xiàn)攪拌摩擦焊是一種革命性的焊接工藝,于是開始研制攪拌摩擦焊設備,當時,三名年輕的研究生負責研制攪拌頭,由于沒有攪拌頭相關的資料,他們只能邊摸索邊實踐,在近兩年的時間里,他們嘗試了多種材料,制造出幾十個攪拌頭,先后焊接了四五百個試片,經(jīng)歷無數(shù)次失敗后,最終成功研制出攪拌頭。
2009年,211廠率先在國內(nèi)航天領域應用攪拌摩擦焊,成功將攪拌摩擦焊技術應用在長征三號丙火箭上。
2014年,211廠自主研制出5米級縱縫攪拌摩擦焊設備,在長征五號等型號火箭的貯箱筒上應用攪拌摩擦焊,使焊縫性能提高了 10%至20%。
如今,211廠與武重集團合作,研制出十米級火箭燃料貯箱箱底攪拌摩擦焊接機床,該機床采用移動式龍門結構,集銑削和攪拌摩擦焊于一體,能夠在焊接前,將原料毛邊銑掉再進行焊接,采用銑頭和焊槍在同一工位上的焊接系統(tǒng),實現(xiàn)銑削和焊接軌跡一致,裝卡狀態(tài)不變提高了效率,這臺機床價值 1.1億元,將用于制造長征九號火箭貯箱箱底,長征九號用于載人登月,火星探測和未來深空探測的大直徑重型運載火箭,其箭體直徑達到10米級,火箭直徑越大制造難度就越大,貯箱箱底焊縫就越長,制造難度就越大,貯箱作為火箭的主要結構,其焊縫質量直接影響火箭的可靠性,這臺十米級攪拌摩擦焊接機床,可以實現(xiàn)高度自動化能夠進行實時監(jiān)控,實時修正主軸位置,對加工過程中產(chǎn)生的誤差進行補償,實時調(diào)整下壓力,確保焊縫的一致性,實時調(diào)控焊接參數(shù),保證焊接質量,這臺智能化的機床,不僅可以提升火箭燃料貯箱箱底的質量,還能夠一次性完成焊接,大大提高了箱底的生產(chǎn)效率。
此前,武重集團已經(jīng)為長征五號、長征六號、長征七號等火箭燃料貯箱和火箭筒體,制造了多臺攪拌摩擦焊接設備,加工規(guī)格從 2.25米到5米,滿足中國所有型號運載火箭制造的需求,攪拌摩擦焊接設備是運載火箭貯箱制造的核心裝備。目前,俄羅斯的此類設備最大加工直徑為八米,美國的設備最大加工直徑為十米,十米級的攪拌摩擦焊接機床,不僅填補了國內(nèi)的空白,滿足了中國重型運載火箭制造的需求,還使得中國攪拌摩擦焊接設備研制實力躋身世界前列,工欲善其事,必先利其器,中國航天領域的關鍵設備不斷取得突破,中國航天實力也在不斷提升。
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