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世界首個！3.35米充液拉深超大超薄貯箱箱底成功發(fā)射

來源：北京日報客戶端 ? 2022-03-30 09:08:17

3月29日，由中國航天科技集團有限公司八院抓總研制的長征六號改運載火箭成功發(fā)射，標志著八院149廠研制的世界首個3.35米充液拉深超大超薄整體成形貯箱箱底成功應用于長六改首飛。

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的“鐵骨”、更輕的“體重”，八院149廠通過“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”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)的流速和壓力響應速度關(guān)乎著產(chǎn)品技術(shù)的穩(wěn)定性。為此，中國航天科技集團有限公司八院149廠團隊必須要讓無形的液體聽得懂“指令”，實現(xiàn)實時精準控制。

當箱底板材放在1.5萬噸的數(shù)控板材流體高壓成形機后，一個重達萬噸的“鐵錘”便壓了下來。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定的壓力需求進行內(nèi)外雙向可控高壓控制。這個過程相當于在一個碩大的密閉游泳池中，近萬瓶礦泉水一邊向內(nèi)注水，一邊往外放水，用液體“以柔克剛”的特點攻克了箱底一次成形中起皺的國際難題，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)約原材料達到了70%，生產(chǎn)成本降低為原來的三分之二，實現(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：鏡像銑削實現(xiàn)1毫米的厚度

通過一次成形的貯箱箱底是一個直徑3.35米、壁厚8至10毫米、厚徑比不超過3‰的超大“蛋殼”，149廠需要在這個“蛋殼”上進行精細雕刻。

由于這個“蛋殼”內(nèi)部應力分布較為復雜，機械銑削稍有不慎，就會產(chǎn)生過切的現(xiàn)象，導致箱底變形和開裂。針對它的薄壁弱剛性特點，149廠采用了壁厚實時測量自適應加工、固液耦合隨動支撐的鏡像銑技術(shù)。這個技術(shù)是通過智能化激光掃描儀來采集“蛋殼”上每一個信息。隨后，五軸運動機構(gòu)就如一只靈活的“雙手”，拿著高速運轉(zhuǎn)的銑刀在箱底的內(nèi)、外兩部分進行銑削，從而保證了箱底的銑削精度。

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

自主研發(fā)“防護服”提供專業(yè)防護

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“防護服”，149廠提出了自主創(chuàng)新的懸掛式大尺寸箱底化學氧化處理噴涂工藝，通過智能化的系統(tǒng)控制，“命令”噴槍按照指定路徑、速度、方向進行噴涂。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，149廠通過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氧化，避免了化學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，箱底原本長達10米的焊縫消失得無影無蹤，并兼具強度、韌度。未來，該技術(shù)將全面應用于八院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）

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