中国突破低温成型技术,火箭贮箱封头量产周期缩短九成
中国科研团队在航天制造领域取得重大突破,成功利用自主研发的低温成型技术实现了火箭燃料贮箱封头的规模化量产。这项创新工艺将生产周期缩短了超过90%,标志着中国在大型薄壁结构件精密制造方面迈出了关键一步。
世界首台大型低温成型压机问世
该技术由大连理工大学机械工程学院高性能精密制造实验室团队研发,成功研制出全球首台用于制造直径超过两米的一体式火箭燃料贮箱封头的大型低温成型压机。该设备采用铝合金材料,通过与国内企业合作,目前已具备年产约1000个贮箱封头的生产能力。
大连理工大学研究员樊晓波指出,低温成型的核心难点在于将大型板材迅速冷却至低温区。该设备突破了大体积液氮快速输送与精准温控的技术瓶颈,实现了对温度、压力和位移等多参数的协同加载控制。通过控制零下190摄氏度的液氮,实现对材料的定向冷却,从而确保大型构件的稳定制造。
樊晓波表示,传统生产方式通常需要一周以上的时间,而新技术将周期压缩至数小时,效率提升显著。这台低温成型压机能够一次性将4毫米厚的铝合金板材成型为火箭贮箱封头,厚度偏差控制在0.3毫米以内,成品无需后续焊接或铣削即可直接使用。
颠覆传统认知:利用“反常”超塑性
该设备稳定运行的核心支撑是团队首创的铝合金低温成型技术。通常情况下,金属在极低温环境下会变脆,这被视为有害现象。然而,研究团队发现,特定状态下的铝合金在低温下不仅避免了冷脆性,反而表现出更高的延伸率和硬化指数。
利用这一反常现象,团队将传统的“环境温度失效时加热”的思路转变为“低温成型”思路,实现了从薄板一次性制成整体封头的工艺革新。大连理工大学院长祁昌强调,这种一体式封头对于可重复使用火箭至关重要,因为它消除了焊接接缝,提高了结构完整性和安全性。
目前,采用新技术制造的新型贮箱封头已成功应用于长征十二号和长征七号改遥十四运载火箭的飞行任务中,验证了技术的可靠性与工程适用性。
技术外溢助力高端装备制造
除了航天领域,这项低温成型技术还展现出广阔的应用前景。祁昌表示,团队将继续推进该技术的研究与应用,旨在实现航空器和无人系统的自主可控,并推动新能源汽车和高速列车等薄壁结构件的低成本制造。
中国在这一领域的突破,不仅解决了航天关键部件的制造难题,更为高端装备制造业提供了新的工艺选择。通过掌握核心成型技术,中国企业有望在轻量化、高强度零部件制造方面建立全球竞争优势,进一步巩固在新能源交通和航空航天产业链中的地位。