在火箭制造中,搅拌摩擦焊接技术发挥着重要作用。许多国家都将其应用于火箭部件的焊接,取得了显著成果。
例如,美国国家航空航天局(NASA)在太空发射系统(SLS)的燃料贮箱制造中,使用搅拌摩擦焊来连接铝合金板材,提高了结构的强度和可靠性;欧洲航天局(ESA)在阿丽亚娜 6 型运载火箭的制造中应用了搅拌摩擦焊接技术,通过该技术焊接火箭的燃料贮箱,减少了焊接缺陷,提高了火箭的性能和安全性;日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)在其 H3 运载火箭的制造中,采用搅拌摩擦焊来连接关键部件,提高了火箭的整体质量和可靠性。
搅拌摩擦焊的工作原理是利用高速旋转的搅拌头与工件摩擦产生热量,使被焊金属面产生热塑性,同时在压力、推力以及挤压力的作用下,对材料进行有效扩散连接,从而形成较为致密的金属间固相焊缝。
这种焊接技术具有多个优点,如焊接接头强度高、缺陷少、质量高、变形小、焊接过程无污染等。它能够降低成本、节省材料、优化结构、减轻结构重量,在航天领域具有重要意义。
为了更好地将搅拌摩擦焊应用于火箭燃料罐等部件,还发展出了一些衍生技术。比如自反应搅拌摩擦焊,它将传统搅拌针一分为二,使其包含上下两个轴肩,并对两个轴肩施加相向力,从而实现板材及搅拌针轴向力的平衡,摆脱了对砧板配件的依赖,同时增加焊接过程中的热输入并获得对称的焊缝形态。
另外还有摩擦拉塞焊,搅拌摩擦焊在焊后会留下一个小孔,而摩擦拉塞焊则是先将小孔镗开,然后塞入锥台,并在板材外面添加砧板,在旋转锥台的同时施加拉力,焊接完成后通过机加工去除多余的锥台。这种方法的最大优势是将保证焊接区域不发生变形的砧板转移到结构件的外部,大大增加了焊接方法的通用性。
中国在搅拌摩擦焊接技术方面也取得了显著进展。2009 年率先在国内航天领域应用搅拌摩擦焊并成功应用在长征三号丙火箭上;2014 年自主研制出 5 米级纵缝搅拌摩擦焊设备并应用于长征五号等型号火箭的贮箱筒;2023 年 12 月,双轴肩搅拌摩擦焊技术在长征五号遥六运载火箭上成功通过飞行试验的考核验证,首次在国内航天领域实现工程应用。
需要注意的是,火箭的焊接是一个复杂的过程,涉及多种技术和工艺,搅拌摩擦焊只是其中之一。在实际生产中,需根据不同的部件和要求,选择合适的焊接方法,并严格控制焊接参数,以确保火箭的质量和可靠性。同时,焊接技术也在不断发展和创新,以满足航天领域对更高性能和更可靠焊接的需求。
管理员
该内容暂无评论