本报讯(通讯员 冯韶伟 卢红立 王婕 刘佳运)紧固件是火箭中应用最广泛、使用量最大的基础产品。近日,火箭院总体设计部研制出航天新一代高强铝合金紧固件,轻质、高强、可靠性能高,可推动航天紧固件产品迎来全面升级换代。
火箭院总体设计部紧固件室副主任卢红立介绍,该系列紧固件是全球首型强度量级达600MPa级的高强铝合金紧固件产品,技术水平国际领先,能够全面替代型号仪器支架安装连接用碳钢类紧固件,自重更轻,减重效果超过60%,大幅提升了紧固件轻质化水平,做到了航天紧固件产品的“单项冠军”。
一枚火箭上有几十万个紧固件,虽然单个紧固件的自重可能看起来影响并不是很大,但几十万个紧固件的重量加起来,对于“体重”锱铢必较的火箭来说,也是不小的。因此,新一代高强铝合金紧固件的研发应用,对支撑航天型号轻质化发展有着重要意义。
总体设计部副总师石玉红介绍,“高强度并不是紧固件研制的终点,我们想让它既强且韧,除了在结构设计上进行优化,团队还建立了拉伸强度、屈服强度、断面收缩率、延伸率和冲击韧性的紧固件综合力学性能指标,规定了紧固件拉伸强度上下限,提升了新一代高强铝合金紧固件的韧性”。
所谓技多不压身,新一代高强铝合金紧固件针对紧固件常有的脆断、咬死、松动等痛点,也进行了逐一突破。
它还有许多闪光点:可实现紧固件重复安装,提高紧固件抗咬死能力和安装工艺性,也为后续火箭重复飞行提供了紧固可靠的保障;设计了高强铝合金紧固件固体润滑技术,减少装配步骤,增强产品一致性;创新结构设计,减少对操作空间和操作工装的需求,安装操作性更好……
目前,新一代紧固件产品已在航天型号上应用,并形成产品标准和产品体系,为我国航天紧固件自主创新、技术领先积蓄力量。火箭院还将探索具备智能化、信息化的紧固件,进一步提升我国以紧固件为代表的基础机电产品性能。
研制这样的紧固件需要几步
第一步
选材选优
这是个既要又要还要的过程,单纯质量轻或者强度高的材料,都会被淘汰,无数轮配比论证才求解出这一款轻质+高强+高韧的优选材料配比。
第二步
摸索工艺
不同的生产工艺会让材料呈现出来的性能完全不一,筛选出的材料配比火里来水里去,冷镦、冲压、热处理……一道道工序尝试之后,才得出适合的成型工艺。
第三步
试验考核
经历异常严苛的试验,可靠性、疲劳性、环境适应性……一个螺栓至少经历20余项试验,每一项试验都超过数万次考核,每一回合都像是在选拔优等生里的“尖子生”,层层通关后,才能算成功诞生。