攪拌摩擦焊是利用高速旋轉(zhuǎn)的攪拌頭與工件摩擦產(chǎn)生熱量，使工件融合在一起，完成焊接。攪拌摩擦焊技術(shù)具有焊接接頭強(qiáng)度高、缺陷少、質(zhì)量高、變形小、焊接過(guò)程無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，能夠降低成本、節(jié)省材料、優(yōu)化結(jié)構(gòu)、減輕結(jié)構(gòu)重量，在航天領(lǐng)域可以發(fā)揮關(guān)鍵作用。
1991年，英國(guó)焊接研究所發(fā)明了攪拌摩擦焊。1999年，波音開(kāi)始利用攪拌摩擦焊制造德?tīng)査鸺?/span>
2001年，中國(guó)航天一院211廠對(duì)攪拌摩擦焊進(jìn)行初步研究，發(fā)現(xiàn)攪拌摩擦焊是一種革命性的焊接工藝，于是開(kāi)始研制攪拌摩擦焊設(shè)備。當(dāng)時(shí)，三名年輕的研究生負(fù)責(zé)研制攪拌頭。由于沒(méi)有攪拌頭相關(guān)的資料，他們只能邊摸索邊實(shí)踐。在近兩年的時(shí)間里，他們嘗試了多種材料，制造出幾十個(gè)攪拌頭，先后焊接了四五百個(gè)試片，經(jīng)歷無(wú)數(shù)次失敗后，最終，成功研制出攪拌頭。
2009年，211廠率先在國(guó)內(nèi)航天領(lǐng)域應(yīng)用攪拌摩擦焊，成功將攪拌摩擦焊技術(shù)應(yīng)用在長(zhǎng)征三號(hào)丙火箭上。
2014年，211廠自主研制出5米級(jí)縱縫攪拌摩擦焊設(shè)備，在長(zhǎng)征五號(hào)等型號(hào)火箭的貯箱筒上應(yīng)用攪拌摩擦焊，使焊縫性能提高了10%至20%。
現(xiàn)在，211廠與武重集團(tuán)合作，研制出十米級(jí)火箭燃料貯箱箱底攪拌摩擦焊接機(jī)床，該機(jī)床采用移動(dòng)式龍門結(jié)構(gòu)，集銑削和攪拌摩擦焊于一體，能夠在焊接前，將原料毛邊銑掉再進(jìn)行焊接，采用銑頭和焊槍在同一工位上的焊接系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)銑削和焊接軌跡一致，裝卡狀態(tài)不變，提高了效率。這臺(tái)機(jī)床價(jià)值1.1億元，將用于制造長(zhǎng)征九號(hào)火箭貯箱箱底。
長(zhǎng)征九號(hào)是用于載人登月、火星探測(cè)和未來(lái)深空探測(cè)的大直徑重型運(yùn)載火箭，其箭體直徑達(dá)到10米級(jí)?；鸺睆皆酱?，貯箱箱底焊縫就越長(zhǎng)，制造難度就越大。貯箱作為火箭的主要結(jié)構(gòu)，其焊縫質(zhì)量直接影響火箭的可靠性。
這臺(tái)10米級(jí)攪拌摩擦焊接機(jī)床可以實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化，能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)時(shí)修正主軸位置，對(duì)加工過(guò)程中產(chǎn)生的誤差進(jìn)行補(bǔ)償；實(shí)時(shí)調(diào)整下壓力，確保焊縫的一致性；實(shí)時(shí)調(diào)控焊接參數(shù)，保證焊接的質(zhì)量。這臺(tái)智能化的機(jī)床不僅可以提升火箭燃料貯箱箱底的質(zhì)量，還能夠一次性完成焊接，大大提高了箱底的生產(chǎn)效率。
此前，武重集團(tuán)已經(jīng)為長(zhǎng)征五號(hào)、長(zhǎng)征六號(hào)、長(zhǎng)征七號(hào)等火箭燃料貯箱和火箭筒體制造了多臺(tái)攪拌摩擦焊接設(shè)備，加工規(guī)格從2.25米到5米，滿足中國(guó)所有型號(hào)運(yùn)載火箭制造的需求。
結(jié)語(yǔ)
攪拌摩擦焊接設(shè)備是運(yùn)載火箭貯箱制造的核心裝備，目前，俄羅斯的此類設(shè)備最大加工直徑為八米，美國(guó)的設(shè)備最大加工直徑為十米，十米級(jí)的攪拌摩擦焊接機(jī)床不僅填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)的空白，滿足了中國(guó)重型運(yùn)載火箭制造的需求，還使得中國(guó)攪拌摩擦焊接設(shè)備研制實(shí)力，躋身世界前列。工欲善其事，必先利其器，中國(guó)航天領(lǐng)域的關(guān)鍵設(shè)備不斷取得突破，中國(guó)航天實(shí)力也在不斷提升！
