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從大飛機(jī)C919看中國高端螺栓制造工藝

放大字體??縮小字體 發(fā)布日期:2019-11-12
核心提示:2017年5月5日,國產(chǎn)大型客機(jī)C919在上海浦東機(jī)場起飛,這架飛機(jī)無論在氣動外形還是機(jī)身材料方面,都是不折不扣的高科技,因此這
       2017年5月5日,國產(chǎn)大型客機(jī)C919在上海浦東機(jī)場起飛,這架飛機(jī)無論在氣動外形還是機(jī)身材料方面,都是不折不扣的高科技,因此這兩年也斬獲不少航空公司訂單。




不過關(guān)于C919的血統(tǒng)卻一直是個爭議話題,有人認(rèn)為C919完全就是一個組裝平臺,也有人認(rèn)為他就是自主化國產(chǎn),對此小編專門去查了下供貨商分布表,機(jī)頭機(jī)身機(jī)尾以及機(jī)翼等材料均是來自我國成飛沈飛以及西飛等,其他的關(guān)鍵部分都是來自國外企業(yè),例如發(fā)動機(jī),航電,飛控,起落架等,不過C919依然是個國產(chǎn)化飛機(jī)。

因為它的整體設(shè)計均是中國工程師完成,從最開始的圖紙設(shè)計、氣動外形、計算實驗再到最后的制造以及包括系統(tǒng)集成。為什么說中國擁有自主產(chǎn)權(quán)?因為世界上沒有任何一家公司能夠完全自主生產(chǎn)飛機(jī)各部零件,包括大名鼎鼎波音和空客,航空業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)是:只要哪個國家能整體設(shè)計,那制造出來的飛機(jī)就擁有自主化國產(chǎn),不過C919并不是沒有缺陷,因為他的確采用了比同行更多的進(jìn)口部件與材料,甚至連螺栓都不是國產(chǎn)的。



      中國為什么不能制造高端螺栓?

螺栓是目前機(jī)械設(shè)備中應(yīng)用最廣泛的零部件,常用螺栓性能等級共分10種,其中高端螺栓在4種也被稱為高強(qiáng)度螺栓,一般用于軍工、航空、航海等領(lǐng)域。

中國作為制造業(yè)大國,每年都會生產(chǎn)并出口大量中低端螺栓,但高端螺栓基本都是依賴進(jìn)口,而且進(jìn)口螺栓價格是出口4到10倍,以英國為例,我國從英國進(jìn)口的螺栓單價為20718美元1噸,但出口到英國的中低端螺栓僅為1840美元1噸,單價相差10倍。



 

這源于中國目前還沒有完全掌握高端螺栓的技術(shù),所以導(dǎo)致進(jìn)口價格非常高,高端螺栓技術(shù)要求目前有四大特點:耐腐蝕、強(qiáng)度高、公差小以及擰緊扭矩一致,國產(chǎn)螺栓目前還有很大問題。

首先,加工工藝不行,公差范圍太大。高端螺栓的公差要求控制在0.01毫米級;其次,表面處理不到位,同樣型號和規(guī)格的緊固件,甚至?xí)霈F(xiàn)沒法通用替換的情況。

以航空業(yè)為例,飛機(jī)在起飛降落時會產(chǎn)生劇烈震動,此外在高空中溫差度達(dá)到近100攝氏度,同時還要伴隨風(fēng)霜雪打以及氣流現(xiàn)象,如果螺栓不合格,可能造成重大安全隱患。



那高壓螺栓在制造上到底存在哪些問題?這就得從他的制造工藝上說起:螺栓制造,首先要從鋼鐵廠采購標(biāo)準(zhǔn)直徑的鋼材,然后進(jìn)行拉拔處理,根據(jù)螺栓的不同型號與尺寸拉拔到不同直徑,在這方面中國目前沒有什么問題,國內(nèi)的寶鋼、太鋼集團(tuán)可以提供優(yōu)質(zhì)的原材料,此外,拉拔模具與工藝別處于世界領(lǐng)先水平。



接下來就是螺栓的冷鐓成形工序,這道工序需要用到冷鐓機(jī),冷鐓機(jī)會把剛才按照螺栓長度打斷,然后再經(jīng)過幾道工序打造成沒有螺紋的螺栓。這些工序需要控制長度直徑等關(guān)鍵尺寸,誤差需要控制在0.01毫米級。

這就對冷墩機(jī)提出了超高要求,不僅精度高,還要保持穩(wěn)定,它就相當(dāng)于螺栓的模具。然而國內(nèi)目前的狀況是基本可以國產(chǎn),但性能要求達(dá)不到,目前高端冷鐓機(jī),基本被荷蘭、美國、日本以及德國壟斷,國內(nèi)冷墩機(jī)則基本壟斷了中低端市場。



第三道工序就是搓螺紋,會用到搓絲機(jī),這也是關(guān)鍵工序,精度要求特別高,不過高端搓絲機(jī)基本已被歐美日壟斷,還有熱處理工序,熱處理關(guān)系到螺栓的機(jī)械性能,所以溫度控制要求非常高,也被國外壟斷。

最后就是螺栓表面處理,一般采用電鍍,國內(nèi)目前有一部分專業(yè)電鍍廠商可以滿足規(guī)范要求。

以上四道工序中,中國目前只掌握了兩種,其余兩道工序,是因為沒有高精度設(shè)備,此外中國其實有能力做出高精度螺栓,但無法進(jìn)行批量的生產(chǎn),我國軍用領(lǐng)域的航母戰(zhàn)機(jī)都是采用國產(chǎn)化螺栓,這是因為軍用領(lǐng)域需求小,而傳統(tǒng)機(jī)械行業(yè)產(chǎn)量高,螺栓需求也高,大批量生產(chǎn)進(jìn)度無法確定。



C919同樣也能用國產(chǎn)化螺栓,但中國航空領(lǐng)域畢竟是起步階段,不怕一萬,就怕萬一,所以干脆采用進(jìn)口,中國工業(yè)起步較晚,與西方自然會有一定差距。此外,從高端螺栓進(jìn)口反映的并不是中國標(biāo)準(zhǔn)件不能制造的問題,而是很多高端行業(yè)精密設(shè)備還掌握在西方手里,這需要很長一段時間去彌補(bǔ),當(dāng)然我國的高端螺栓制造還是需要引起重視,不能一直待在中低端行業(yè)里,要往高端領(lǐng)域邁進(jìn)。

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