航天科技一院在复杂空间螺旋曲线上焊接美丽

文章来源:中国航天报 发布时间:2013-01-23
  ——航天科技一院变截面薄壁空间曲线螺旋管束式喷管自动化焊接技术及装备创新记

  经过多年的研制创新,当今的运载火箭焊接技术不断提高,不少技术已达到国际水平。近日,中国航天科技集团公司一院“变截面薄壁空间曲线螺旋管束式喷管自动化焊接技术及装备”关键制造技术创新成果,荣获了2012年度国家科学技术进步奖二等奖。

  这个项目的研究对象是火箭氢氧发动机变截面薄壁空间曲线螺旋管束式喷管。它由数百根预成型为特定空间螺旋曲线薄壁方管,缠绕在钟罩形胎具上焊接而成;每条焊缝都是一条曲率呈非均匀连续变化的复杂空间螺旋曲线,焊缝总长近2000米,焊缝密集,焊缝面积占产品表面积的60%以上。

  针对氢氧发动机喷管手工焊接型面精度低、焊缝质量一致性差、对焊工技能水平要求高等问题,一院火箭总装厂——211厂与哈尔滨工业大学合作,从自动焊接工艺技术、焊接工装设计技术、焊缝自动识别与跟踪技术、自动化焊接设备技术四方面开展研究。

  这项研究具有多项自主知识产权,总体技术水平国际领先。其中,创新管束对接接头形式,突破了变截面薄壁管束自动化焊接工艺的关键技术;提出了新的焊接工艺,实现了由手工焊接向连续自动焊接的转变;创新工装设计方案,实现了近400根变截面螺旋管束无间隙装配,焊接后喷管型面误差小于1.5毫米,减轻了结构重量,提高了发动机的比冲;突破了变曲率螺旋管束的焊缝识别与跟踪关键技术,实现了大曲率变化空间螺旋曲线焊缝的自动跟踪;以中央控制单元为核心,将焊接机器人、数字化焊机、三条纹激光焊缝识别与跟踪系统、弧长自动调节系统等,集成为一套智能柔性焊接装备。

  目前,这个研究成果已经成功应用到氢氧发动机喷管的自动化焊接生产,自动焊的氢氧发动机喷管已经用于长征三号乙运载火箭的飞行并取得圆满成功;同时,项目研制的4套自动焊接装备,成为氢氧发动机批量生产和新型发动机研制的主力工艺装备。这个项目研究成果还将直接应用于正在论证的重型运载火箭大推力氢氧发动机研制。

  这个项目的研究应用,还实现了我国液体火箭氢氧发动机喷管的自动焊接生产,自动化焊接的产品提高了质量、减轻了结构重量,提升了我国氢氧发动机的整体研制水平。(洪园)