3月29日，由中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司八院抓總研制的長(zhǎng)征六號(hào)改運(yùn)載火箭成功發(fā)射，標(biāo)志著八院149廠研制的世界首個(gè)3.35米充液拉深超大超薄整體成形貯箱箱底成功應(yīng)用于長(zhǎng)六改首飛。

傳統(tǒng)火箭貯箱箱底是由一塊塊鋁合金板材拼裝、焊接而成，為了能讓其擁有更強(qiáng)的“鐵骨”、更輕的“體重”，八院149廠通過(guò)“以柔克剛”的充液拉深成形技術(shù)、“‘蛋殼’上雕花”的鏡像銑削技術(shù)、“專業(yè)防護(hù)”的快速防腐技術(shù)，提高了貯箱結(jié)構(gòu)可靠性，制造效率提升了60%以上。

以柔克剛：破解“一次成形”的國(guó)際難題

在火箭貯箱整體箱底成形技術(shù)中，充液介質(zhì)的流速和壓力響應(yīng)速度關(guān)乎著產(chǎn)品技術(shù)的穩(wěn)定性。為此，中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司八院149廠團(tuán)隊(duì)必須要讓無(wú)形的液體聽得懂“指令”，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)精準(zhǔn)控制。

當(dāng)箱底板材放在1.5萬(wàn)噸的數(shù)控板材流體高壓成形機(jī)后，一個(gè)重達(dá)萬(wàn)噸的“鐵錘”便壓了下來(lái)。此刻，板材與模具之間密閉容腔內(nèi)的5立方米液體正按照設(shè)定的壓力需求進(jìn)行內(nèi)外雙向可控高壓控制。這個(gè)過(guò)程相當(dāng)于在一個(gè)碩大的密閉游泳池中，近萬(wàn)瓶礦泉水一邊向內(nèi)注水，一邊往外放水，用液體“以柔克剛”的特點(diǎn)攻克了箱底一次成形中起皺的國(guó)際難題，滿足了板材的沖壓壓力和支撐作用。

如今，149廠貯箱整體成形箱底的壁厚分布更為均勻，與厚板旋壓技術(shù)相比，節(jié)約原材料達(dá)到了70%，生產(chǎn)成本降低為原來(lái)的三分之二，實(shí)現(xiàn)了貯箱整體箱底高質(zhì)量、低成本、高效快速制造。

“蛋殼”上雕花：鏡像銑削實(shí)現(xiàn)1毫米的厚度

通過(guò)一次成形的貯箱箱底是一個(gè)直徑3.35米、壁厚8至10毫米、厚徑比不超過(guò)3‰的超大“蛋殼”，149廠需要在這個(gè)“蛋殼”上進(jìn)行精細(xì)雕刻。

由于這個(gè)“蛋殼”內(nèi)部應(yīng)力分布較為復(fù)雜，機(jī)械銑削稍有不慎，就會(huì)產(chǎn)生過(guò)切的現(xiàn)象，導(dǎo)致箱底變形和開裂。針對(duì)它的薄壁弱剛性特點(diǎn)，149廠采用了壁厚實(shí)時(shí)測(cè)量自適應(yīng)加工、固液耦合隨動(dòng)支撐的鏡像銑技術(shù)。這個(gè)技術(shù)是通過(guò)智能化激光掃描儀來(lái)采集“蛋殼”上每一個(gè)信息。隨后，五軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)就如一只靈活的“雙手”，拿著高速運(yùn)轉(zhuǎn)的銑刀在箱底的內(nèi)、外兩部分進(jìn)行銑削，從而保證了箱底的銑削精度。

經(jīng)過(guò)3年多的努力，149廠的鏡像銑技術(shù)的適應(yīng)范圍從1.8毫米提升到了1毫米，加工精度達(dá)到了0至0.2毫米，加工周期從20天縮短至6至7天，實(shí)現(xiàn)了箱底精密加工技術(shù)指標(biāo)和生產(chǎn)效率的雙突破，讓這個(gè)“蛋殼”上的雕刻技術(shù)變得更薄、更精準(zhǔn)。

自主研發(fā)“防護(hù)服”提供專業(yè)防護(hù)

箱底精密加工完成后，其表面防腐處理也面臨新的技術(shù)突破。149廠聚焦熱表處理專業(yè)，逐漸將“小專業(yè)”發(fā)展成航天制造中的“核心技術(shù)”。

為了讓“蛋殼”穿上專業(yè)的“防護(hù)服”，149廠提出了自主創(chuàng)新的懸掛式大尺寸箱底化學(xué)氧化處理噴涂工藝，通過(guò)智能化的系統(tǒng)控制，“命令”噴槍按照指定路徑、速度、方向進(jìn)行噴涂。這就好比讓“蛋殼”在翻轉(zhuǎn)夾具的夾持下，“騰空”完成多個(gè)繞軸360°旋轉(zhuǎn)。在一次次“轉(zhuǎn)身”后，“蛋殼”便穿上了“新衣”。由此一來(lái)，149廠通過(guò)該工藝方法滿足了不同規(guī)格的鋁合金貯箱整體箱底化學(xué)氧化，避免了化學(xué)氧化液因受重力作用在箱底表面流掛的現(xiàn)象，保證了箱底不同區(qū)域成膜的均勻性。

如今，一張張直徑4.2米、厚度10毫米的鋁合金板通過(guò)充液拉深貯箱整體箱底成形技術(shù)生產(chǎn)制造后，箱底原本長(zhǎng)達(dá)10米的焊縫消失得無(wú)影無(wú)蹤，并兼具強(qiáng)度、韌度。未來(lái)，該技術(shù)將全面應(yīng)用于八院149廠生產(chǎn)的各種規(guī)格的貯箱箱底生產(chǎn)制造中，它們將伴隨著火箭的起飛遨游在浩瀚宇宙。（記者 牛偉坤）