我国10m级高强铝合金重型运载火箭连接环样件实现一体化打印

国家增材制造创新中心、西安交通大学卢秉恒院士团队利用3D打印技术制成了10 m级高强铝合金重型运载火箭连接环样件。该样件利用电弧熔丝增减材一体化制造技术,在整体制造的工艺稳定性、精度控制及变形与应力调控等方面均实现重大技术突破。据了解,10m级超大型铝合金环件是连接重型运载火箭贮箱的筒段、前后底与火箭的箱间段之间的关键结构件。     

热处理对2A14铝合金组织和性能的影响

研究了不同热处理条件下2A14铝合金火箭贮箱主要结构的显微组织、硬度和力学性能。结果表明:2A14铝合金火箭贮箱基材的显微组织均为变形组织,焊缝区为枝晶组织,部分区域存在一定数量的气孔缺陷,热影响区是整个焊接接头最薄弱的位置;贮箱箱底与箱体母材硬度几乎相同,远高于叉形环母材硬度;箱底的力学性能最好,箱体次之,叉形环最差;固溶时效前的退火处理可以促进第二相溶入基体,使2A14铝合金获得优良的综合性能。     

长征五号火箭燃料箱铝合金打造

中国最大推力新一代运载火箭长征五号于2016年11月3日从中国海南岛文昌航天发射场发射升天,标志着中国跨过了航天强国门槛,它的芯级直径5 m,外围的4个助推器直径3.35 m,身高约57 m,芯级火箭推进剂为-253℃的液氢与-183℃的液氧,助推器的推进剂为液氧与煤油,它们的贮箱是用铝合金焊接的,但所用的铝合金种类未见媒体报道,笔者认为应该是用2219型铝合金板焊接的。对2219型铝合金作了较详细的介绍。     

中国研制成功火箭燃料长筒段贮箱

正2021年2月下旬中国首个3.35 m直径火箭长筒段贮箱在中国航天科技集团八院800所问世,经过各项检测和强度考核,各项指标均超过预定值,完全具备工程应用条件。该贮箱筒段为5 m级长的,过去中国用的为小于2 m长的,而美国用的是4 m长的,采用长筒段,可以减少筒段壁板零件及环向焊缝数量,从而提高制度精度、承力性能及可靠性,标志着中国已掌握了长筒段制造技术,在火箭高质量、高效率、低成本研制上又取得了重大突破。     

北京赛福斯特2005年新闻摘要

1、由北京赛福斯特技术有限公司（中国搅拌摩擦焊中心）研制的国内首台运载火箭燃料贮箱搅拌摩擦焊接专用试验设备，在焊接燃料贮箱试验中取得了圆满成功，这也是搅拌摩擦焊接火箭燃料贮箱首次测试成功。     

火箭贮箱筒段搅拌摩擦焊缝圆度影响因素研究

2219铝合金被广泛应用于新一代运载火箭贮箱结构,搅拌摩擦焊接技术因焊接性能好等优点被广泛应用于贮箱焊接.然而贮箱完成焊接后,筒段搅拌摩擦焊缝处圆度时常不理想,绝热层因此发生局部开裂现象,不满足低温绝热要求,甚至导致火箭发射失利,因此开展新一代运载火箭贮箱筒段搅拌摩擦焊缝圆度分析与研究.通过开展贮箱焊接、充压等试验以分...     

搅拌摩擦焊技术助力中国航天工业发展贺长征三号乙火箭“一箭双星”发射成功

2012年9月19日,中国运载火箭技术研究院首次在现役运载火箭燃料贮箱箱底纵、环缝结构上采用了搅拌摩擦焊技术,并随着长征三号乙火箭（图1）将第14、第15颗北斗导航卫星送入预定轨道。     

新跨越！我国首个3.35m直径Al-Li合金火箭贮箱在火箭院诞生

正近日,我国首个3.35m直径铝锂合金火箭贮箱在火箭院诞生,经各环节试验检测合格且性能良好,初步具备工程应用条件。该贮箱采用了第三代高性能Al-Li合金,与当前国际主流Al-Cu合金贮箱相比,强度提升30%左右,同等条件下结构减重15%以上。第三代Al-Li合金贮箱的问世,是我国运载火箭结构效率和运载能力进一步提升的重要标志。目前仅美国航天飞机、法尔肯和前苏联能源号等运载火箭,在贮箱结构上大面积使用了Al-Li合金,这使其结构效率和运载能力达到国际领先水平,代表了运载火箭贮箱的发展方向。     

焊缝余高对2219-T87铝合金TIG焊接头拉伸行为及力学性能的影响（英文）

运载火箭燃料贮箱通常采用2219-T87铝合金钨极氩弧焊(TIG)生产。由于贮箱服役时的承载环境比较严苛,TIG焊接头的余高控制是贮箱生产及其性能评价中的重要问题。采用实验和数值模拟的方法研究焊趾形状和焊趾位置对接头拉伸行为及力学性能的影响。研究结果表明,焊趾形状对接头的伸长率影响显著,数值计算的结果中伸长率最低值与最高值相差达96.9%;启裂侧焊趾处于焊缝和部分熔化区时接头伸长率高于焊趾处于焊缝与部分熔化区交界处的。     

首个3.35m铝-锂合金箱底在703所下线

正中国首个火箭燃料贮箱Al-Li合金箱底于2020年8月在中国运载火箭技术研究院703研究所成功下线,箱底直径3.35 m。过去这种箱底是由多块成形料焊成的,生产周期长达80 d～90 d,而703所牵头联合总体设计部采用整体旋压成形工艺只要15 d～20 d就能制出一个箱底,可减重15%以上,运载效率提升20%。旋压成形工艺就是用一块厚板在一个数控程序内,通过一个成形模,历经一次装卡,一步整体成形,工序少,     

9m级超大直径2219铝合金整体环件的研制

为了满足新一代运载火箭用超大直径2219铝合金整体环件的需求,开展了大规格2219铝合金铸锭锻造和整体环轧工艺技术的研究,成功研制出9 m级超大直径2219铝合金整体环件。针对大规格2219铝合金圆铸锭脆性共晶相的破碎、组织的细化和整体环的圆度控制等技术难题,通过采用优化多向锻造工艺,加大了铸锭的变形程度,有效细化了粗大的铸铁组织、破碎了粗大网状共晶化合物,大大提高了环件的力学性能;通过优化环轧成形工艺,克服了超大直径薄壁铝合金环件整体刚性弱、易产生塑性失稳而丧失整体圆度的难题,实现了超大直径铝合金环件轧制过程中圆度和尺寸的精确控制,以及9 m级超大直径2219铝合金整体环件的"形-性"协同控制。     

9 m级2219铝合金整体环组织特性及性能分析

对9 m级2219铝合金整体环的组织特性及力学性能进行了全面分析,分析结果表明,9 m级2219铝合金整体环的力学性能均达到了美国宇航标准AMS 4144F的要求,但需要改善显微组织结构和析出相分布状态,进一步提升整体环综合性能。经锻造开坯后,铸锭中网状Al2Cu相得到了很大程度的破碎,锻后晶粒尺寸为100~200μm,环轧变形后,晶粒沿环向被拉长,晶粒尺寸为200~400μm,在轧制变形过程中晶粒产生了粗化;在拉伸变形过程中硬脆Al2Cu相容易割裂基体从而产生裂纹源,是导致材料径向和轴向伸长率偏低的主要因素。     

火箭贮箱箱底龙门铣焊装备静力学特性分析

结合目前世界上最大的10 m级大直径运载火箭贮箱箱底搅拌摩擦焊接工艺需求,设计了用于大直径球面体搅拌摩擦焊的龙门式焊接装备。由于搅拌摩擦焊是通过被焊材料与高速旋转的焊接头进行摩擦产生热量并使其产生局部塑性化,当焊具沿着焊接界面向前产生位移时,塑性化的材料在焊接头处转动摩擦力的作用下由焊具的前部向后部流动,并在焊接头挤压下形成致密的固相焊缝。与熔焊不同的是,搅拌摩擦焊过程中需要焊接装备提供较大而且非常稳定的顶锻力和搅拌力,因此,龙门铣焊装备整体结构的力学特性分析非常重要。首先结合厚度为28 mm的铝合金材料2219在搅拌摩擦焊过程所需的作用力以及火箭贮箱箱底球面结构,建立焊接头的焊接过程力学方程,进而分析焊接过程中龙门铣焊装备的静力学特性。结果表明：所设计的龙门铣焊装备在焊接头扎入阶段、稳定焊接阶段的最大应力以及U形头最大变形量均与搅拌头和箱底夹角存在线性关系,而且从强度角度来说,目前设计的龙门式装备具有裕度过大的不足,可以改进。     

搅拌摩擦焊推动中国航天工业跨越式发展

运载火箭贮箱常用的材料是比强度高、比刚度高的铝合金或性能更好的铝锂合金。在航天产品中,特别是在制造运载火箭贮箱中,焊接工艺是一项关键的制造技术。     

2219铝合金网格壁板增量成形有限元仿真

整体网格壁板广泛应用于航天器结构中,该文采用增量压弯成形法作为火箭贮箱2219T87铝合金网格壁板成形工艺。基于ABAQUS建立网格壁板增量压弯模型,并分析壁板网格参数、网格加强对成形结果的影响。结果表明,残余变形量与压弯量和筋高度均近似呈线性关系,纵向加强筋能有效提高成形精度。通过试验验证了仿真模型的准确性,为整体壁板成形工艺提供指导。     

2219铝合金薄壁曲面拉伸件的变形与强化规律

为了研究拉伸成形2219铝合金薄壁曲面件的变形与强度分布规律,通过网格应变法和单向拉伸试验对曲面件各个区域的应变与力学性能进行测试,得到全域范围内的变形与强度分布规律。结果表明:等效应变分布在1%~15%范围,但瓜瓣曲面件有效区域的等效应变在7%~12%,变形较为均匀;屈服强度为312.8~346.9 MPa,抗拉强度为421~442.2 MPa;强度与变形量之间成正比例关系,抗拉强度和硬度皆随变形量增加而增大。所有测试数据表明拉伸成形的2219铝合金薄壁曲面件满足火箭燃料贮箱箱底的力学性能要求。     

动态消息

日本大阪府阿勒克斯公司的工程技术人员经过近10年的研究开发,采用性能优良的铸造铝合金与先进的铸造工艺,于世界上首次一举铸成长5.8m、宽2.2m深1.0m的铝合金整体船身。铸造这种船身仅用1h,而采用常规的焊接方法用一块块板焊成船身,崭需要2～3星期。     

“长征七号”运载火箭重要焊接设备合同签订

近期，中国兵器工业集团武重集团公司与北京长征火箭科技装备有限公司举行了“长征七号”运载火箭纵、环、贮箱环焊设备制造合同签字仪式。公司副总经理张贺、北京长征火箭科技装备有限公司总经理李义鹏分别代表各自企业签署协议书。北京长征火箭装备科技有限公司由中国航天科技集团公司下属首都航天机械公司与长征火箭工业有限公司合资设立，该公司主要定位高端装备制造，面向技术密集型的高端定制化装备研制和进口设备国产化项目，     

9m级超大直径2219铝合金整体环轧制工艺及质量分析

为了适应航空航天产品的需求,开展了9m级超大直径2219铝合金整体环轧制工艺技术研究。通过优化环轧工艺参数,突破了超大直径铝合金整体环刚性弱、易失稳的技术难题,实现了超大直径2219铝合金环件尺寸和圆度的精确控制。采用分阶段、分部位润滑技术,大大改善了环件的表面质量。力学测试结果表明,环件切向、径向和轴向三个方向的力学性能均达到了美国宇航标准AMS 4144F对2219铝合金环件的性能指标要求。     

7A04铝合金板材双重淬火工艺研究

针对7A04高强度铝合金板材塑性低、抗腐蚀性能不好的问题,对板材分别采用一次淬火单级时效、一次淬火双级时效、双重淬火单级时效、双重淬火双级时效4种热处理工艺试验,检测其力学性能、显微组织和抗腐蚀性能。试验结果表明,采用双重淬火双级时效的热处理工艺能使7A04铝合金板材获得最好的综合性能。