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【MFC推荐】牛!我国特殊焊接工艺新突破,又一个世界第一!

钛合金是种好材料,比强度高、耐蚀性好,飞机设计上经常要用到,但是这种材料加工起来比较难,尤其是异型件,好在现在3D打印技术的出现,很好地解决了这一问题。

不仅航空装备方面要用到钛合金,航海设备方面也经常要用到钛合金材料,俄罗斯不就造出过钛合金潜艇了吗,可以下潜到1000多米的海水下面,隐蔽性更强。

而如今,我国的海深载人潜水器也用上了钛合金,而且潜深要远远大于1000多米,比如我国的“奋斗者”号全海深载人潜水器,就曾在西太平洋马里亚纳海沟海域完成全部万米海试任务,并创造了10909米的中国载人深潜新纪录。    

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一万多米的海水下面,水压超过110兆帕,相当于你的背上有2000头非洲象。这么大的压强,“奋斗者”号怎样才能实现硬核“抗压”呢?

靠的就是载人舱。为保证载客量,载人舱要大;为减轻潜水器负担,球舱不能重;为承受万米海压,载人舱必须坚固。又由于要长时间浸泡在水里,常规材料容易生锈、被腐蚀,用不了多久可能就要废弃。

最终,国产新型钛合金材料登场了,既能承受海底的强大压强,又有出色的耐蚀性。

但是问题来了,“奋斗者”号载人舱由2个半球焊接而成,因其焊接位置类似地球赤道,被称为赤道缝焊接。在研制过程中,由于载人舱赤道缝的焊接难题,一度让“奋斗者”号项目面临搁浅。

最终,中国船舶集团七二五所科研人员解决了这一难题,成功突破高强高韧钛合金材料特殊焊接工艺,世界上首次应用此类技术一次性成功完成载人舱赤道缝焊接,为“奋斗者”号提供了坚强保障。

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这种焊接技术,世界上没有任何可供参考的先例,为保证项目成功,当时“奋斗者”号项目共准备5个半球:1个用于试验,另外4个组成2个整球。

2018年底,承担1号球壳赤道缝焊接任务的单位遭遇始料未及的困难,七二五所临危受命,承担起2号球壳的赤道缝焊接任务。

面临严峻的形势和仅剩的2个半球,意味着这次焊接只许成功,不许失败。

经过科研人员数百次的试验,终于在2019年6月17日23点30分,七二五所一次性完成“奋斗者”号的载人舱赤道缝焊接。

世界第一,为我们了不起的科研工作者点赞!

说起来容易做起来难,下面我们就来看看科研人员是如何解决焊接难题的。

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据中国船舶集团七二五所高级工程师、“奋斗者”号载人舱项目焊接技术负责人刘希林介绍:

“根据我们前期的试验研究,唯一能采用的方法,国际上没有人做过,真正焊接的时候是否会出问题,这个不好说,决定采用这种方法的时候,压力还是非常大的,心里其实刚开始的时候还是没有谱的。后来我们是经过了几个阶段吧,第一阶段我们是试板级的焊接,第二阶段就是焊了一个小的模型球,最后一个阶段我们把工程化的1:1的试验样机焊完了。每一个阶段我们的把握不断提升。”

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最后的正式焊接开始了:各系统准备就绪,启动焊接……

终于成功了,又一项世界第一。

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据中国船舶集团七二五所高级工程师、“奋斗者”号载人舱项目执行负责人吕逸帆介绍:

“我们立足于挑战世界巅峰,就是践行深潜精神,勇攀高峰,我们要当世界第一,站在这个角度,我们就要把这个赤道缝焊接技术给突破。在钛合金领域来说,这个突破不单是对我们的载人舱,还有我们舰船用的特殊材料,对其它高强钛合金材料,乃至整个钛合金行业,甚至对于一些原来我们认为不能焊的,像镍基高温合金等等,这种技术都可以推广应用。而不单是我们赤道缝的焊接,包括我们整个载舱的创新点,在各方面也是世界第一的。整个载人潜水器从各种性能指标上来讲,也是世界第一的。”

注意上面加黑的文字,赤道缝焊接技术的突破,未来的应用前景广阔啊!

说了这么多,那么我国成功突破的高强高韧钛合金材料特殊焊接工艺,究竟依靠什么设备来完成的呢?

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注意上图箭头所指之处,它就是大功率真空电子束焊机。

拆开来看,就是大功率+真空+电子束焊机。

先来解释一下电子束焊接,这是一种利用电子束作为热源的焊接工艺。电子束发生器中的阴极加热到一定的温度时逸出电子,电子在高压电场中被加速,通过电磁透镜聚焦后,形成能量密集度极高的电子束,当电子束轰击焊接表面时,电子的动能大部分转变为热能,使焊接件的结合处的金属熔融,当焊件移动时,在焊件结合处形成一条连续的焊缝。

所谓真空电子束焊机,就是将要焊接的工件置于真空室中,一般装夹在可直线移动或旋转的工作台上。

至于大功率,肯定就是应对高强高韧钛合金材料特殊焊接的需要了。

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