“巨灵”的成功验收,让特派员刘主任那颗悬了半年的心,终于放回了肚子里。
但在随后的闭门技术对接会上,这位来自航天一院的老专家,却又从公文包里,掏出了一份更加棘手,也更加核心的图纸。
“李总指挥,‘巨灵’解决了我们加工大型环件的难题,这很好。但是,”他指着图纸上,那个巨大的,圆柱形的火箭燃料贮箱结构图,面色凝重,“要把这些环件和壁板,真正地组成一个整体,我们还面临着一个,世界级的焊接难题。”
“为了追求极致的运载比,我们的新一代长征火箭,燃料箱的壁厚,被设计到了极限的2毫米!而且材料是特殊的铝锂合金。”
“这种材料,对热非常敏感。传统的氩弧焊,温度太高,极易导致薄壁变形,而且容易产生气孔和裂纹。这对于载人航天来说,是绝对不能容忍的隐患!”
他叹了口气,语气中透着一丝无奈:“如果这个问题不解决,我们的火箭,就只能带着‘伤痕’上天,运载能力和安全性,都要大打折扣。”
会议室里,秦振华和钱秉义等老专家面面相觑。焊接,是工业制造中虽不起眼,但却最见功底的环节。薄壁、铝锂合金、零缺陷,这三个词组合在一起,就是焊接领域的“百慕大”。
“能不能用激光焊?”有人提议。
“不行,激光焊对装配间隙要求太高,而且容易产生气孔。”刘主任摇了摇头。
就在众人陷入沉思之际,李晓宇站了起来。
他走到白板前,没有画复杂的电路图,也没有写深奥的算法公式。
他只是,画了两块对接在一起的金属板,然后在接缝处,画了一个,正在高速旋转的,形状奇特的“搅拌棒”。
“既然‘熔化’焊接走不通,那我们为什么,不试试‘不熔化’呢?”
李晓宇的声音,充满了自信和从容。
“我要向大家介绍一种,全新的,固相连接技术——搅拌摩擦焊(Friction Stir welding,FSw)!”
“搅拌摩擦焊?”在场的所有专家,包括见多识广的钱秉义,都露出了茫然的神色。这个词,在1990年代初的中国,还是一个彻头彻尾的陌生概念。
李晓宇开始了他的“技术布道”。
“它的原理很简单。利用一个高速旋转的搅拌头,插入两块金属的接缝处。通过摩擦产生的热量,使金属达到一种‘塑性流动’的状态,就像面团一样。然后,搅拌头向前移动,将这些软化的金属,紧密地‘揉’在一起,形成致密的连接。”
“因为整个过程,金属不熔化,所以没有飞溅,没有气孔,变形极小!而且,焊缝的强度,可以达到母材的90%以上!”
“这,就是我们要找的,天衣无缝的‘神火’!”
刘主任的眼睛,瞬间亮了!
“不熔化……像揉面一样……这简直是为我们的铝锂合金量身定做的啊!但是,”他随即又提出了疑问,“这种技术,需要很大的下压力和极其精准的轨迹控制,我们用什么设备来实现?”
李晓宇笑了。他指了指窗外,那个正在进行调试的机器人车间。
“我们有现成的战士——‘祝融’!”
“我命令,即刻启动‘祝融’重型化改造项目!秦总,给它换上更大功率的‘夸父’伺服电机和加强版的RV减速器!林涛,给它装上压力传感器和恒压力控制算法!”
“至于那个最关键的,要在高温高压下工作,且不能有丝毫磨损的搅拌头……”
他的目光,投向了角落里的苏晚晴。
“苏主任,这就要看你们‘神农’实验室的本事了。我需要一种,比钢铁更硬,比陶瓷更韧的,金属陶瓷基复合材料!”
苏晚晴,这位骄傲的天才少女,嘴角微微上扬,露出了一抹自信的微笑。
“给我三天时间。”
……
一周后。
在“祝融”机器人的专属实验室里。
一台,体型比普通机器人大了一圈,手臂更加粗壮有力,通体漆黑的“重装祝融”,正静静地矗立在焊接平台前。
它的末端执行器上,安装着一根,由苏晚晴团队刚刚研发成功的,闪烁着暗沉光泽的,特制金属陶瓷搅拌头。
两块,由航天一院提供的,珍贵的2毫米铝锂合金样板,已经被牢牢固定。
“系统自检完毕!”
“恒压力控制模式启动!”
“搅拌头转速:2000转\/分钟!”
随着李晓宇的一声令下。
“祝融”那沉稳的机械臂,缓缓下压。
高速旋转的搅拌头,精准地,刺入了金属板的接缝之中!
没有刺眼的弧光,没有呛人的烟尘,也没有飞溅的火花。
只有一阵,低沉而密集的摩擦声。
搅拌头,带着巨大的压力和热量,沿着接缝,匀速推进。
在它身后,留下的,是一道,有着精美鱼鳞纹的,平整、光洁、致密的焊缝!
当焊接完成,搅拌头缓缓退出。
刘主任迫不及待地冲上前去。他甚至不需要等待x光探伤的结果,仅仅是用手触摸那道平滑如镜的焊缝,用眼睛观察那毫无变形的板材,他就知道,成了!
随后的专业检测,更是证实了他的判断。
抗拉强度,达到了母材的95%!内部无任何气孔、裂纹!
这是完美的,教科书级别的焊接!
刘主任激动得热泪盈眶,他紧紧握住李晓宇的手,声音颤抖地说道:
“李总指挥!您知道这意味着什么吗?”
“每一克重量的减轻,对于火箭来说,都是黄金!有了这项技术,我们的燃料箱可以做得更轻、更结实!”
“您这是,为我们的长征火箭,通过‘减肥’,硬生生地,多挖出了,一颗卫星的运载能力啊!”