西南铝业公司:续写更多航天铝合金关键材料的传奇

2016年11月3日,装备有“西南铝造”铝材的我国首枚最大推力新型运载火箭长征五号成功首飞,助力长征五号托举起探索浩瀚宇宙的梦想,“西南铝造”再次在太空留下银色印记。

近期,为长征五号箭体结构提供了九层以上铝材的西南铝业(集团)有限责任公司被授予“长征五号运载火箭首次飞行任务突出贡献单位”荣誉称号。

十载深耕,飞天巨箭上,西南铝人用责任、创新、担当铸成的奖牌再次闪耀着熠熠光辉,照亮着西南铝前行的路。

责任

2006年,国家正式批准立项研制长征五号,该年年底,西南铝受命为长征五号研制高品质专用材料。

长征五号运载火箭是我国首型全新研制的新一代运载火箭,也是我国目前起飞重量最大、技术跨度最大、运载能力最大的一枚大型运载火箭。我国未来天宫空间站、北斗导航系统的建设,探月三期工程、火星探测及其它深空探测都将使用该火箭系列。

从1990年西南铝研制出直径为3.5米的“亚洲第一环”铝合金锻环至今,西南铝已为“长征”系列运载火箭、嫦娥、天舟、神舟系列飞船、重点武器装备型号研发和提供了大量高性能铝合金材料,满足了国家重大工程需求。但这一次,西南铝承担的任务更为艰巨,要为长征五号箭体结构提供包括转接框、过渡环等各类环件以及大量的厚板、薄板,占箭体结构所需铝材总量的90%以上。而最为艰难的是,长征五号箭体结构直径首次突破了我国最大3.35米的限制,跨越到5米,环件直径必须要满足箭体结构直径5米的要求,这意味着材料研制工作将面临又一次极限挑战。

5米级整体铝合金环件是长征五号运载火箭的“关节”所在,当时国内还没有一家企业能够生产5米级整体锻环。在国外技术封锁、没有经验可以借鉴、也无资料可查询、材料规格远远超出现有设备的设计能力、锻环生产极为严苛的情况下,要研制出这一代表当今世界锻造工艺技术顶尖水平的整体环件,难度可想而知。此外,长征五号使用的很多铝合金板材、棒材、环件都是新一代运载火箭的专有标准,均需要专门进行研发,然后进行定制生产。

“长征五号工程是国家的重大工程,不管任务有多艰巨,时间有多么紧迫,满足国家急需是我们的第一要务。”短短的时间内,达成共识的西南铝上下一心,迅速行动组建起长征五号工程项目研发团队开始着手材料研制。从生产、设备、技术、工艺系统抽调的几百名骨干人才组成的研发团队,不分白昼与黑夜的行进在与时间赛跑的攻坚路上。

创新

在每一项国家重大工程项目上,都有西南铝创新的材料保障,长征五号同样如此。

2006年年底,深冬的重庆,西南铝航天大型铝合金环件研制团队聚在新上的5米轧环机设备前,以前生产过的最大锻环直径也只有3.5米,新设备没有配套工艺参数,没有资料可查询,这意味着设备、工艺、技术都是零起步,能完成任务?

同样心存疑虑的还有交付研制任务的材料设计单位。当时,设计单位甚至想到了一个退而求其次的方案:如果生产不出整体环,就生产二分之一环,利用焊接工艺来完成环件的生产。但焊接的环件不如整体环性能均匀,会导致运载火箭整体性能和稳定性的下降,且整体环在火箭减轻结构重量上是焊接环无法比拟的。

研制初期,由于始终无法突破成型难关,研制工作陷入了窘境。在经历无数次失败,生产外部条件无法改变的情况下,研发团队在挖掘设备、工艺、技术和人员的潜能上下功夫。

工艺的优化、尺寸的拿捏、操作的水平,如何提高和改进?出现问题不过夜,团队立刻开会分析研究找原因,并提出改进措施。在一次次交流中,团队点滴创新的思维碰撞出火花,在经历无数次失败后,终于在2008年1月成功轧制出了5米级整体环件。

2008年1月,5米级整体环件的验收结果让材料设计单位兴奋无比:西南铝已成功解决5米级铝合金锻环的重大技术难题,其综合性能完全达标!

5米级巨型铝合金锻环综合性能超过了美国宇航材料标准,填补了国内空白,获得了8项发明专利、2项实用新型专利,制定了2项国家军用标准。5米级铝合金整体环件技术研发荣获2014年重庆市科技进步一等奖。截至2016年底,西南铝已累计为长征五号运载火箭提供数百件转接框、过渡环、中间框等各类环,为“长五”的成功发射提供了坚实的材料保障,彻底结束了我国不能生产超大规格铝合金巨型环件的历史,为今后铝合金大锻环的批量生产提供了有力的技术保障和工艺支持。

担当

2016年11月3日,伴随着大火箭的首飞,西南铝5米级整体锻环也迎来了自己的太空首秀。在这场我国火箭正式进入世界主流火箭之最前列的首秀背后,展现着西南铝人的为国担当,凝聚着西南铝人的十载努力、十载艰辛。

阙基容,“航天大型铝合金环件研制”项目研发团队负责人,被授予“长征五号运载火箭首次飞行任务突出贡献者”荣誉称号。这个长相娟秀的女子说起自己所在的团队时满含深情:“没有研发团队的聚力创新,哪里会有个人的点滴荣光;没有西南铝这个大平台,哪里会有个人的成长成材。”对企业的爱与责任,己经深深融入她的血液伴着她和她的团队一路前行。

其实早在长征五号工程立项前的2004年,西南铝己经开始着手5米级整体环件的预研工作,并在分析了国内在设备、铸锭、环件生产工艺等方面存在的问题后,提出并组织相关单位设计、制造和建设了国内首台5米级铝合金轧环机,并同步开展了大规格铸锭成型、环件开坯锻造等研制工作。

研发团队经过20多轮次工艺优化、100多次试验、3000多个取样分析,突破了5米级铝合金整体环件成型、热处理及残余应力消减等7项关键技术,创新开发出大型薄壁桶形环轧制和厚壁扁平环环拔等新工艺,研制出长征五号火箭用过渡环、转接框、中间框等8个规格的5米级整体环件。5米级整体环件可为新一代火箭减轻结构重量500千克/枚以上。研发的系列新工艺技术已成熟应用于新一代运载火箭的全部铝合金环件,批量生产并成功运用到型号工程上,为国家航天事业发展作出了重大贡献。

这一个个数据的背后,是研发团队十年如一日,在“国家利益高于一切”的精神指引下,潜心求索,不断攻克解决工程技术关键课题的担当。

勇于担当,甘于奉献,最终汇聚成西南铝推动航天材料研制工作的巨大力量:2016年8月,研发团队将整体环件的直径扩展到10米,再次自我刷新了世界铝合金整体环件纪录,使我国深空探测装备材料制造能力得到大幅提升,中铝西南铝也抢占了这一领域的发展先机。

未来,在探索浩瀚苍穹的深空之旅中,西南铝必将牢记责任与使命,继续担当起满足国家急需的重任,聚力创新,续写更多航天铝合金关键材料的传奇。

(本文来源:中国有色金属报)

发表评论

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注