火箭院研制出高强铝合金紧固件,强!韧!轻!
2023-12-05 15:56:19 作者:理化检验物理分册 来源:理化检验物理分册 分享至:

 

   它是火箭中应用最广泛使用量最大的基础产品,它叫——紧固件。近期,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

1

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。


2

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。


3

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。

研制这样的紧固件需要几步

     航天紧固件的重要用途是将箭体各部位紧紧连接在一起,同时也要跟火箭一起在高温、高强度的环境下工作,因此,小小的它,可能不引人注目,但性能也要和火箭一样可靠安全。

      2019年,总体设计部开展高强铝合金研制工作。研制团队经过4年多攻关,完成了百余项试验研究,实现了多项创新和突破,才“诞生”了这样的紧固件。




01

第一回合 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pass

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



02

第二回合 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……

一道道工序重重尝试之后

才得出适合的成型工艺



03

第三回合 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


     小小紧固件,紧固产品,连接未来。


     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。下一步,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。

 

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