咨询热线:400-066-2698

 返回首页 >  行业技术 >> 振动时效

解决“神舟七号”卫星保护装置焊接难题,华云振动时效功不可没!

更新时间:2023/11/30  点击数:274


本文为白津生老师介绍“在焊接制作神舟七号卫星保护装置时,所采用的焊接与切割的工艺”,为了确保“神舟七号”卫星保护装置的焊接质量与焊接构件尺寸精度的万无一失,华云振动时效设备功不可没。
本文对机械加工各行业焊接工艺的改进和完善具有重要的参考价值和指导意义。

随着我国航天航空事业的迅猛发展,焊接已成为其在加工制造中不可缺少的组成部分。为了确保这些高科技产品的焊接质量万无一失。所以,与其相关的焊接设备、工艺、材料、结构和制造加工技术水平也得到了迅猛发展和迅速提高。

现将我们在焊接制作“神舟七号”卫星保护装置时,所采用的焊接与切割的工艺尝试简单介绍如下:

一、确保切割尺寸的精度
因为我们所选用的材料在宇宙太空中既要耐1000℃以上的高温,还要耐-196℃以下的低温,同时还要确保焊接后的结构尺寸精度。在这么大的温差下工作,并且必需保证该焊接结构的不变形;这是很难做到的事。

所以,在切割下料之前,就一定要认真核实材质的化学成分及其它物理性能,还要对其板材的平整度进行严格的检测。经过严格检验,认定所选材料完全合格之后,再进行下一道工序的切割。

1.切割方法的选用:数控火焰切割、等离子切割和激光切割等热切割的切口都满足不了“神舟七号”卫星保护装置的技术要求,属于冷切割中的线切割又满足不了大尺寸的切割技术要求。所以,在这种情况下我们只能采用鑫恒达的美国奥比特数控高压水切割。

数控高压水切割

数控高压水切割的优点是:

﹙1﹚它能够高精度冷切割任意材料的平面和曲线,能够保证其切割尺寸的切割精度。其切割精度

为±0.1mm。

﹙2﹚由于属于高精度冷切割而不属于热切割,所以,其切口无任何化学元素烧损的现象。

﹙3﹚也不会有因由于切割而产生的变色与变形现象。

﹙4﹚它还能够切割各种金属、石材、玻璃、陶瓷、复合材料等任意软硬材质。

2 、数控高压水切割的切割工艺参数:

﹙1﹚数控高压水切割的割嘴直径为φ0.5mm。

﹙2﹚数控高压水切割使用的金刚砂为60目。

﹙3﹚数控高压水切割的切割水压为400Mpa。

﹙4﹚数控高压水切割的切割水流量为4L/min。

﹙5﹚当被切割材料的板厚δ为10mm时,数控高压水切割的切割速度为100mm/min。


二、焊接变形的控制
由于在焊接过程中,焊接变形不仅会影响焊接结构的尺寸精度和外观,而且还会降低其承载能力。矫正变形不但费工、还费时。

所以,测量、计算、预测并采取相应措施以控制变形和调整焊后变形的工作是十分重要的。

1.设计措施

﹙1﹚选用合理的焊缝尺寸和形状

在保证焊接结构有足够的承载能力的前提下,采用尽量短、小的尺寸焊缝,尽量减少其因焊接产生的应力与变形。

﹙2﹚合理安排焊缝位置

把焊缝的位置对称于构件截面积的中心轴或使焊缝接近中心轴,能够起到减少焊接后所产生的弯曲变形的作用。

﹙3﹚选用刚度大、韧性好的材料也可以减少变形。

2.工艺措施

﹙1﹚刚性固定法

为了减小因为焊接而产生的变形,采用刚性固定法是最常用的方法之一。在焊接“神舟七号”卫星保护装置时,为了有效地防止焊接变形并保证其焊接结构的尺寸精度。在焊件的周边及焊缝两侧,采用胎夹具压紧、固定;加压的位置要尽量接近焊缝,并保持其加压的压力均匀。

焊后待焊件结构整体完全冷却后,再松开胎夹具。

通过量具检测:与焊前尺寸、位置相同,工件变形量几乎为零。

﹙2﹚选用合理的焊接方法

尽量选用能量比较集中、焊接变形较小的焊接方法,可采用药芯焊丝的熔化极气体保护焊取代手工电弧焊,使其更容易控制焊接变形量。

﹙3﹚选择合理的装配焊接次序

把整体焊接结构适当的分成几个部件,分别进行装配、焊接。然后在拼成整体,使不对称的焊缝或收缩量较大的焊缝,能够比较自由地收缩,减小焊接应力而不影响整体焊接结构。

这样,既有利于控制焊接变形,又能扩大作业面,还缩短了生产周期。

﹙4﹚对称焊法

若是某部件是圆形,那麽两位焊工最好用相同的焊接设备、材料、焊接规范,同时进行焊接。这样有利于控制变形,效果也较明显;并且加快了工程进度。

﹙5﹚焊接操作

张居元高级焊接技师、张利成高级焊接技师等人在参与焊接制作时,为了在焊接结构表面上保持整洁,在焊缝的两侧涂抹大白粉。焊接操作过程中一丝不苟、精益求精。严格执行上述工艺措施,使焊后变形量几乎为零。


三、焊后消除残余应力

1.整体高温退火

我们焊接制作的卫星保护装置,会在太空中遇到-196℃以下的工作温度,为了避免在低温工作中焊接结构发生脆性断裂和尺寸精度的不稳定。所以,焊后整体焊接结构必须进行600℃以上的高温退火,以确保消除残余的焊接应力。

2.振动时效VSR

全自动振动时效装置具有特殊的“显著去应力,有效抗变形”效果。振动时效的原理就是给被时效处理的工件施加与其固有谐振频率相一致的周期激振力,使其产生共振,从而使工件获得一定的振动能量。由于工件内部产生微观的振动能量,使工件内部产生了微观的塑性变形。从而使造成残余应力的歪曲晶格被渐渐地恢复平衡状态,晶粒内部的错位逐渐滑移并重新缠绕钉扎、重新排列组合;使得残余应力得以被消除和均化。防止工件在加工和使用过程中变形和开裂,能够保证工件尺寸精度的稳定性。

为了确保“神舟七号”卫星保护装置的焊接质量与焊接构件尺寸精度的万无一失,焊接结构整体高温回火后,我们采用华云全自动振动时效装置又再一次进行振动时效,旨在对焊接结构彻底消除其残存的焊接应力。并旨在通过控制其激震器的激震频率,使焊接构件发生共振,让整个构件产生适当的幅度、适当周期的交变运动并吸收其部分能量,以便内部发生微观粘性弹塑性金属的力学变化。从而降低焊件局部峰值应力和均化焊接构件的残余应力场,确保有效地防止焊接构件的变形与开裂,确保了焊接后结构尺寸的稳定性及疲劳寿命等性能。

华云全自动振动时效装置

3.喷砂

在高温退火和振动时效之后,我们又一次对“神舟七号”卫星保护装置的焊接构件整体进行喷砂处理。再一次消除焊接构件的表面残余应力,并为下道机加工工序做好准备工作。


四、机械加工

机械加工属于精密冷加工,对“神舟七号”卫星保护装置的焊接构件整体尺寸的要求非常严格。几乎所有部件都是使用精密数控机床加工,以确保其焊接构件整体尺寸精度的技术要求。

五、结束语

经过严格的技术检测,“神舟七号”卫星保护装置的各项技术指标,完全达到设计的技术要求。由于“神舟七号”有卫星保护装置的可靠质量,使“神州七号”卫星的发射成功得到了可靠保证。

获奖勋章中的中国版图中竖立的是

《神舟七号》的火箭与卫星

新世纪国防专家人才荣誉奖

令人振奋的是:天津市白津生焊接中心被编入国防科工委《中国民用工业参与国防建设要览》和《国防科技工业技术及装备采购指南》,白津生也被编入国防科工委《新世纪国防专家人才传略》。

  • 上一篇文章:钢结构焊接残余应力消除,就用高效低成本的振动时效!

  • 下一篇文章:振动时效替代热时效,消除导轨残余应力,增强稳定性,提高疲劳强度!