深圳工业展暨第23届深圳机械展
2022.3.30-4.2 深圳国际会展中心(宝安新馆)

日益精进的金属加工,让中国航天飞的更稳

2021-06-07 14:20:30 | 阅读量: 33 | 来自: ITES深圳工业展

【导语】 顶尖金属处理技术迎接“飞天”挑战。

  4月29日,中国空间站核心舱发射成功;5月15日,我国第一台火星车祝融号在火星乌托邦平原预选着陆区成功着陆;5月30日,天舟二号货运飞船与天和核心舱完成自主快速交会对接。短短一个多月,我国的太空探索和整个空间站建造目标又迈进了一大步。按照公开信息,我们将在2022年完成空间站在轨建造。完成这个目标,还需要实施11次飞行任务,包括3次空间站舱段发射、4次货运飞船及4次载人飞船发射。


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2021中国空间站概念图

 

航天工业的进步展现的是人类对于未知世界探索能力的进步,而上游制造业的发展对于航天工业至关重要,从总体上看,世界航天制造技术的发展趋势可归纳为以下几方面:

(1)数字化制造技术成为提升航天科技工业的重大关键制造技术;

(2)高效、低成本复合材料结构制造技术得到迅速发展;

(3)以钛、铝合金为代表的轻金属构件制造技术朝着制造大型化、整体化结构方向发展;

(4)新型整体结构、轻量化结构和冷却结构等新结构制造技术得到迅速发展和应用;

(5)以高能束流加工、特种焊接为代表的新工艺技术得到广泛应用;

(6)机械加工朝着高效数控加工方向发展;

(7)先进无损检测技术正朝着数字化、可视化、非接触式快速检测方向发展。


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中国航天产业结构链

 

顶尖金属处理技术迎接“飞天”挑战

  

航天高精密零件——高效数控加工

高效数控加工是数控加工领域的必然发展趋势,是继高速切削、高速加工之后悄然兴起的新观点。提高单位时间的金属去除率,降低加工时间达到降低成本的目的,体现的是高的加工效能、加工性能、加工效率,也可以是对整个加工制造流程的优化处理,目的是实现最低的成本投入与更高的生产产出。实现目的包含大扭矩重载加工设备、轻质合金高效加工设备和高自动化辅助设备和加工工具。


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土星五号一级发动机F-1喷注器—大量孔加工


目前,在高效数控加工领域存在两个努力的方向。第一,高效刀具的研制和加工工艺的深入研究与应用,通过修改和调整工艺参数达到在同等机床类型条件下,尽可能地减少加工时间,着重发挥机床的潜能,这种方式受机床设备本身性能约束;第二,高效加工机床设备的研制和应用。通过研制与开发更高性能的机床设备、辅助功能设备,提升机床本身固有能限,可以选择更高指标工艺参数和刀具,从根本上提升零件的加工效能比,实现零件的高效加工。

 

特殊材料结合——特种焊接

航天器由多种材料构成,高强度低密度的铝合金和钛合金、高强度钢、耐高温的镍合金和钴合金以及玻璃、碳纤维复合材料等。性质不同的材料要结合起来,焊接是绕不开的技术。航天器在发射和运行过程中会经历剧烈的温度变化和震动,如果焊接环节出现问题导致结构不稳固,会造成严重后果。

 

自动化焊接已经在汽车3C等行业广泛应用,但是在航天器这样毫发不爽的应用领域,舱体结构等关键环节还是以人工焊接为主导。“航天器舱体结构变极性等离子弧穿孔立焊关键技术与应用”成果将VPPA(变极性等离子弧)穿孔立焊工艺及装备成功应用于我国首个进入太空的目标飞行器“天宫一号”主体结构的高精密焊接。该焊接装备及工艺的成功应用,使我国航天器精密焊接技术进入国际先进行列。


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航天器关键部位焊接

 

飞行质保——无伤检测

无损检测技术在航空航天工业被广泛运用于发动机及机身的零部件产品及标准件的设计制造环节,在役飞行器的定期检测以及维修检测中,以确保产品在复杂应用条件下的可靠性和安全性。

 

现代无损检测技术可以简单地分为两类:表面无损检测与近表面无损检测。表面无损检测技术是一项用于检测产品表面缺陷的技术,如荧光渗透检测,它能有效定位存在于表面中的裂纹或其它类型的缺陷。近表面无损检测技术则用于检测表面之下的缺陷。包括超声检测和射线检测等方法。


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航空发动机零部件静电喷涂荧光渗透检测

 

中国科学院微小卫星创新研究院副院长、北斗三号卫星总设计师林宝军指出,马斯克所用的航天级CPU就一块板子,只要几百块钱就能搞定,但我们的北斗卫星上的相关产品却高达900万人民币。随着中国航天"三步走"战略的稳步实施,降本增效的重要性逐渐显现,数字化、高质量、高效率的金属加工技术将帮助航天器飞的更稳。

 

    ITES深圳工业展旗下的金切机床展,集结国内外一流品牌,其中工具企业300+家,细分5大专区,展示各类数控机床、核心功能部件、先进检测设备、刀具工具等,呈现数字化、智能化、个性化新技术及解决方案。

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