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变极性等离子弧环缝焊接系统焊接天宫一号

 

[新闻中心] 来源:0 作者:admin 加入时间:2012-8-8 11:14:59 点击:1845

  “天宫一号”无疑是眼下最热门的词汇,电视、网络、报纸、广播,“天宫一号”频频现身。
  升入太空260多天的时间里,天宫一号不仅运行稳定、状态正常,还与神舟九号载人飞船完成了自动、手控交会对接。
  对很多人来说,天宫一号意味着航天科技的进步,意味着不久的将来我们能建造真正的“太空家园”。
  而对陈树君来说,天宫一号还意味着更多的东西——见证了北京工业大学焊接技术研究团队的工作和努力。陈树君和他的团队应用自主研发的“变极性等离子弧(VPPA)穿孔立焊工艺及装备”,与北京卫星制造厂密切配合,完成了天宫一号主体结构的焊装工作。
  “难就难在又薄又软,3米多的大壳子最薄处只有两毫米厚,焊缝还要经受住太空环境的考验。”
  “天宫一号的焊接,难就难在又薄又软,3米多的大壳子最薄处只有两毫米厚,焊缝还要经受住太空环境的考验。”6月21日,在接受科技日报记者专访时陈树君说。
  作为我国首个进入太空的目标飞行器,天宫一号采用薄壁加筋结构,总长10.4米,最大直径3350毫米,进入太空后,面临真空条件下的极端温差,对焊接工艺提出了严格的要求。
  “我们国家的焊接自动化水平十分薄弱。2004年,北京卫星制造厂用手工先焊出了天宫一号的模样,变形非常严重。那时候,国际上像美国、加拿大等国家已经掌握了VPPA技术,并运用到航空领域。国际空间站节点舱的焊接就采用了VPPA技术。我们团队通过近10年的摸索,已经能够进行变极性等离子弧焊接了。2005年北京卫星制造厂派人到我们学校调研,认为VPPA技术优良,可以用于天宫一号的焊接。”
  从那时起,陈树君他们的团队开始和天宫一号打起了“交道”,并和北京卫星制造厂就变极性等离子焊接工艺及装备的关键技术开展联合攻关。
  “对天宫一号进行焊接,并不是把铝合金材料放在地上或平铺在焊台上,而是垂直立向上焊接。”
  “对天宫一号进行焊接,并不是把铝合金材料放在地上或平铺在焊台上,而是采用VPPA焊接技术,垂直立向上焊接。”陈树君告诉记者,“采用这种方式,焊缝气孔率极低、密封性好、精度高,是太空大型薄壁密封舱体的首选焊接方式。”
  虽然掌握了VPPA技术,但是要实现完美的焊接,还必须有送丝机、立式纵缝机床等外部工装的配合。“如果把VPPA焊接电源比作一个人的大脑,那么外部工装就是这个人的胳膊、腿。”陈树君说。“作为高校,没有条件亲自加工制作外部工装,而且时间也等不起,我们就和国内在焊接自动化工装设计与加工方面的优势企业——成都焊研科技发展有限公司商谈:我们有一项好的工艺技术,但是需要好的焊接车床配合。现在没有充足的科研经费,我们送你一台等离子焊机,你送我们一台立式纵缝机床怎么样?”提起当时的情况,陈树君很为自己的“创意”感到满意。
  在成都焊研科技公司的大力支持下,2005年10月,ZFL-1000专用VPPA焊接机床到位,北京卫星制造厂的试验任务也到了。“当时真是扬眉吐气了,觉得自己有工具了。”陈树君回忆说,“卫星厂带来5对试板,除了第1对进行了工艺参数试验,其它4条焊缝都很好。随后,卫星厂的领导亲自带队,带着大量的焊接试板,专门来到我们实验室进行焊接稳定性试验,连续焊接10对试板,过程非常稳定。试验后对焊缝进行质量检验,焊缝质量获得了专家的认可。”
  “先进行纵向焊接,再进行环状焊接。 四五十条缝最长的一条缝超过10米,要焊接一个半小时左右。”
  “天宫一号采用铝合金璧板筒段焊接结构,从而保证了它的密封性和可靠性。”陈树君说,“焊接时,先进行纵向焊接,再进行环状焊接。天宫一号主体结构需要焊接四五十条缝,最长的一条缝超过10米,要焊接一个半小时左右。”
  2007年,北京工业大学和529厂联合开发了环缝VPPA立焊工艺装备,率先采用VPPA立焊工艺完成了直径3320毫米的“天宫一号”的初样焊接,焊接质量获得专家的肯定;2008年双方联合开发成功超大型密封舱体VPPA焊接装备,全部采用VPPA工艺成功完成国内最大直径4500毫米的铝合金舱体结构;2009年双方联合攻关,解决VPPA环缝焊接的收弧填孔问题,完成了“天宫一号”正样产品的焊接。
  最终完工时,天宫一号进行氦质谱检漏,焊缝漏率完全满足航天工程I级焊缝标准,“确保了这间‘大房子’外壳严丝合缝。”陈树君说。

 



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