國內首臺、國際領先,武重研制成功重型火箭智能化焊接裝備

2021-09-03

近日,中國兵器工業集團武漢重型機床集團有限公司(以下簡稱“武重集團”)與中國航天科技集團有限公司一院211廠共同設計,武重集團自主研制的10m級貯箱箱底攪拌摩擦焊接系統完成了國內首件直徑9.5米箱底圓環的組合焊接。這標志著,我國的重型火箭柔性、智能化焊接裝備制造進入國際領先水平。

國內首臺大直徑貯箱箱底焊接設備

瓜瓣是火箭燃料貯箱的關鍵結構件之一。廠區內,國內首臺大直徑貯箱箱底焊接設備上,12片直徑9.5米的火箭燃料貯箱瓜瓣將在這里實現“無縫銜接”,最終形成橢球形的箱底圓環。武重集團善福公司技術研究院副院長謝晶:“設備現在已經研制成功了,第一件試件已經焊制成功,就已經驗證了它的技術的成熟性,今后將進入批量化的生產。”

火箭負載重量、飛行距離,跟燃料儲存能力密切相關。貯箱用于儲存動能燃料,其位置、焊接技術均非常關鍵。其中,箱底裝配焊接是整個貯箱裝配焊接的難點之一。

近年來,武重先后為我國長征五號、六號、七號等火箭燃料貯箱及火箭筒體制造了多臺(套)火箭制造用的大型高精度數字化專用成套裝備,加工規格從3.35米到5米,涵蓋了我國目前在役運載火箭的所有型號。與此前國內最大的直徑5米、厚度8-10厘米貯箱瓜瓣相比,9.5米級直徑和厚度均增大近一倍,這對機床的剛性與精度提出了更高要求。

武重集團裝備技術研究院副院長、善福公司總工程師、黨支部書記周榮田:“現在這個設備,它的龍門的寬度達到了12.5米,高度達到了6米,突破了常規大型高剛性龍門的技術。整個龍門可以承載10噸的頂端力,相當于在它的運行過程中,要承受10噸的力,對龍門的剛性要求是比較高的。”

直徑18、25毫米兩種規格的5軸攪拌頭,通過摩擦攪拌焊技術,將兩片瓜瓣“合二為一”。而不過如五角硬幣大小的接觸面,頂端力達到10噸,攪拌頭每分鐘近1000轉。如何保證高精度作業,控制系統尤為關鍵。周榮田:“瓜瓣它是一個橢球形的焊接,要求整個機床運行過程中,整個機床的焊接的主軸要跟這個橢球的法線要始終在一條線上面,整個的攪拌頭它的運行的軌跡是一個空間的,因此攪拌頭方面我們進行了一個多軸的設計,目前控制系統應該來說也是我們唯一目前能夠達到控制水平的。”

重型運載火箭是我國進行深空探測的主力火箭。武重集團歷經多年研發,攻克了超規格橫梁的反變形加工、縱縫焊接模胎組合整體加工以及復雜曲面零件琴鍵骨架制造等多重難題,設計制造了10米級貯箱箱底攪拌摩擦焊接系統。

目前,整機裝配調試完成并順利進行首件直徑9.5米箱底圓環縱縫焊接,填補了國內超大直徑貯箱產品領域的空白,也標志著重載火箭生產的重大突破。周榮田:“這個項目主要是為了我國火星探測的重載運載火箭而研發的。目前在國外,俄羅斯現在做的是8米的,美國做的是10米的。那么有了這臺設備,我們就能跟他們一起進入航天強國的序列。”

欧美黄色网站