2月10日晚，我國首次火星探測任務(wù)“天問一號”探測器實施近火捕獲制動，環(huán)繞器3000牛軌控發(fā)動機點火工作約15分鐘，探測器順利進(jìn)入環(huán)火軌道，成為我國第一顆人造火星衛(wèi)星，實現(xiàn)“繞、著、巡”目標(biāo)的第一步，環(huán)繞火星獲得成功。“天問一號”能夠在環(huán)火軌道上以正確姿態(tài)按預(yù)定軌道飛行，也有“四川造”的助力。
溯源
一閥一“身份”
2016年7月，中國航天科技集團七院所屬的四川航天烽火伺服控制技術(shù)有限公司特種閥事業(yè)部接到了某型號兩種電磁閥的生產(chǎn)任務(wù)訂單，數(shù)量近百臺，加工精度要求極高：閥腔內(nèi)孔、密封副密封面的表面粗糙度0.2微米，并要在30倍顯微鏡下進(jìn)行對比檢查，且不得有多余物。同時，兩種電磁閥還要經(jīng)得起嚴(yán)酷的溫度環(huán)境考驗并保持良好的密封性能。
這兩種電磁閥分別應(yīng)用在“天問一號”環(huán)繞器軌控發(fā)動機和姿控發(fā)動機上，確?！疤靻栆惶枴痹诃h(huán)火軌道上，以正確姿態(tài)按照預(yù)定軌道飛行。
“電磁閥就相當(dāng)于‘水龍頭’，起到開關(guān)和控制作用?！惫炯夹g(shù)指揮閆守紅說，“兩種電磁閥成對裝配，一個控制氧化劑路，一個控制燃料路?！?/p>
為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，在生產(chǎn)加工前，閆守紅將所有圖紙進(jìn)行了梳理，并對加工過程中可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行提前預(yù)判。僅用了2周時間，她就帶領(lǐng)工藝團隊完成了兩種電磁閥60多種零件的工藝編制任務(wù)。
閆守紅大致算了算，一個長度只有82.6毫米、成人手掌般大小的電磁閥，從開始生產(chǎn)加工到出廠交付，需要4個月到半年時間。
航天產(chǎn)品還講究“可追溯性”?！懊恳粋€閥都有一個‘身份證’，背后詳細(xì)記錄著‘出生’過程?！惫咎胤N閥事業(yè)部總經(jīng)理兼行政指揮彭民告訴記者，假設(shè)產(chǎn)品交付，聯(lián)合整機做試驗時發(fā)現(xiàn)有一點故障，都必須“歸零”。他說，“我們要分析閥出現(xiàn)的問題，一個個排除。如果一共交付了100個閥，其中1個出現(xiàn)了問題，就要查是否與剩下的99個有關(guān)聯(lián)，如果有，則所有的都要返工、返修甚至報廢?！?/p>
加工
給零件“掏耳朵”
“百分之百”質(zhì)量要求下，“特種閥”的加工難度可想而知。
電磁閥的大多數(shù)零件都需要10余道工序才能完成，然后再由零件形成部件，部件裝成組件。其中，個別零件的加工工序達(dá)20多道，涵蓋了車、銑、磨、鉗、研、熱處理、電子束焊、慢走絲等多個工種?！傲汨Υ?、零缺陷”是需要全力達(dá)成的目標(biāo)。
大致呈圓柱形的殼體組件是電磁閥的主體結(jié)構(gòu)零件，由三種零件焊接而成，材料包括不銹鋼和軟磁合金。“加工工程中，刀具與不同材料‘碰撞’，磨損快且程度不一樣，導(dǎo)致內(nèi)孔加工的粗糙度不一致。”公司特種閥事業(yè)部車工技師靳小強表示，在大家合力攻關(guān)下，采用了半精車加工，將加工余量控制在0.03毫米內(nèi)，厚度相當(dāng)于一根頭發(fā)絲的一半。
此外，特種閥并非批量化生產(chǎn)的產(chǎn)品，且設(shè)計特殊?！八^‘車工一把刀’，我們有時需要根據(jù)產(chǎn)品特性自制刀具。”靳小強說，針對此次電磁閥殼體孔徑不一致的特點，他自制了一把深小孔階梯鏜刀，配合內(nèi)孔徑階梯式的變化。
電磁閥殼體中有多個深小孔及交叉孔，有的孔徑只有1.5毫米，整體深度達(dá)到50毫米，所有深小孔及交叉孔口不允許有毛刺，且孔邊必須是光滑的圓弧倒角。為了滿足要求，公司特種閥事業(yè)部鉗工組組長姜支剛用高速鋼、硬質(zhì)合金自制各種尺寸的刮刀20余種，最小的比牙簽還細(xì)。
要“解決”的毛刺，通常是毫米甚至微米級別的。每次工作，姜支剛都要長時間伏在強光燈下，有時還要借助30倍顯微鏡進(jìn)行作業(yè)，就像是給零件“挖耳朵”一樣，先剔一點，再緩緩勾一圈，還要輕輕磨一下。
解決了毛刺，零部件加工便進(jìn)入了更加精細(xì)的研磨階段。一般來講，零部件精度要求極高：不及頭發(fā)絲1"16的微米級尺寸公差、能照出人影的表面粗糙度……
在研磨工作室內(nèi)，已有33年從業(yè)經(jīng)歷的公司特種閥事業(yè)部研磨技師李堅向記者展示了研磨機具體操作過程。她先將研磨套套在研磨桿上，并涂上自制的研磨膏，隨后又將電磁閥殼體套入，向前壓動后，研磨桿開始旋轉(zhuǎn)，對殼體內(nèi)壁進(jìn)行更精確的塑形和研磨。
反復(fù)研磨后，李堅憑借經(jīng)驗和手感就能判斷出是否已滿足工藝要求?！霸儆闷蛯んw內(nèi)進(jìn)行清洗，清洗干凈后再用30倍工具顯微鏡，檢查內(nèi)腔是否真的達(dá)標(biāo)，有無雜質(zhì)，光潔度如何?！崩顖哉f，一個零部件的加工，可能需要經(jīng)過多次的研磨、洗滌、檢查。為了防止靜電，洗滌時還不能戴手套，所以長年累月下來，她的手多皺裂，皮膚比常人干燥得多。
清潔
指印都不能留下
新設(shè)備的引入，提升了此次“天問一號”電磁閥加工的質(zhì)量和效率。
“電磁閥使用的是比較敏感的軟磁合金材料，我們在做熱處理加工時要保證產(chǎn)品具有較好的磁性能?！惫咎胤N閥事業(yè)部23車間熱表處理主管工藝黃又滋表示，為了保證此次“天問一號”電磁閥的質(zhì)量、性能和潔凈度，特地定制了一臺處理設(shè)備，以最高精度和恒溫均勻性對零件進(jìn)行加工。他說，“盡管加工時間翻倍，但是因為爐膛環(huán)境好，污染小，做出的零件顏色一致，不需要我們再做附加處理?！?/p>
在完成熱處理等工序，將零件送入裝配間進(jìn)行組裝之前，還會有一個“清潔”環(huán)節(jié)。
“為了保證零件的潔凈度，我們不僅要用棉簽一點點清洗，還要借助高壓氣將棉花絲吹出來，再用吸塵器吸一遍。”閆守紅介紹，在清洗一遍后，工作人員需在強光下用30倍顯微鏡對零件進(jìn)行檢測，查看是否有殘余，“連一個指紋印都不能留下?！?/p>
驗收合格后方可開展后續(xù)裝配。在周轉(zhuǎn)至裝配間過程中，為了保證零件整體外觀無劃痕和碰劃傷，相關(guān)技術(shù)人員還設(shè)計了專用保護工裝。“例如設(shè)置有隔斷的周轉(zhuǎn)箱，能讓零件有效防止避免劃傷。并在箱子上包一層保鮮膜，再用有密封條的蓋子蓋好，增加保護性?！遍Z守紅介紹。
組裝工作由公司特種閥事業(yè)部班組長林津牽頭的裝配團隊在1萬級潔凈間里完成。有的零件“微小”，組裝時更是在毫米或微米之間較勁。
例如在對以毫米計的閥芯組件進(jìn)行壓配時，需要將密封件閥芯壓入壓緊套，再整體壓入銜鐵。零件之間需要在零點零幾毫米的過盈量或者間隙中緊緊配合，稍不留意就會壓偏，導(dǎo)致零件報廢。
質(zhì)檢
至少20萬次“壽命試驗”
自2020年7月23日發(fā)射以來，“天問一號”已在浩瀚宇宙飛行了6個多月，整個任務(wù)還將持續(xù)數(shù)月。如何確保探測器發(fā)動機上的電磁閥在復(fù)雜的空天環(huán)境里長時間穩(wěn)定運行？“質(zhì)量把關(guān)就得過硬?！迸砻裾f。
為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量，除了在加工裝配過程中“分毫必爭”，且不能有任何殘留外，工作人員還要對產(chǎn)品進(jìn)行30多項地面試驗，看它是否經(jīng)得起各種環(huán)境“考驗”。
“以前，衛(wèi)星產(chǎn)品壽命只需達(dá)到5年，現(xiàn)在大大增加了?！迸砻癖硎荆皦勖囼灐笔请姶砰y需要通過的“關(guān)卡”?！袄脤ｉT的設(shè)備，通過不斷重復(fù)為電磁閥通電、斷電，使其一直循環(huán)進(jìn)行‘打開’和‘關(guān)閉’的動作?！彼f，根據(jù)不同型號，這樣的循環(huán)檢驗至少要進(jìn)行20萬次，最多達(dá)到45萬次。如出現(xiàn)一次故障，將面臨返修或淘汰。
新聞多一點
“四川造”特種閥智能化生產(chǎn)線將于6月前投用
2月初，在四川航天烽火伺服控制技術(shù)有限公司一個面積約2700平方米的廠房內(nèi)，加工電磁閥所需的智能化設(shè)備已“各就各位”，正由專人進(jìn)行單點調(diào)試中。
據(jù)特種閥事業(yè)部副總經(jīng)理夏晴川介紹，該廠房內(nèi)布置的電磁閥智能化生產(chǎn)線，覆蓋了殼體加工、線圈繞制、閥座精加工等工序，預(yù)計6月1日前正式投入使用?！邦A(yù)計將提升10倍的生產(chǎn)效率，年產(chǎn)值能達(dá)到1萬套?！彼f。
“以后我們進(jìn)行電磁閥殼體加工時，只需要在終端電腦上建立相應(yīng)的任務(wù)，按下啟動后，機器就會自動根據(jù)儲存或設(shè)定的零件數(shù)據(jù)，對材料進(jìn)行加工，然后研磨、清洗并烘干。”夏晴川表示，所有流程中的數(shù)據(jù)都會通過信息化平臺，自動生成報告?zhèn)魅牍痉?wù)器。他說，“生產(chǎn)的每一枚閥，都會有一個專屬代碼和數(shù)據(jù)包?！?/p>
同時，夏晴川告訴記者，殼體加工單元的智能化生產(chǎn)線投入使用后，只需要一個人進(jìn)行操作?！跋喈?dāng)于代替了以前四五個人的工作，因此該崗位對技術(shù)人員的要求也更高，必須是一個懂車工、研磨、測量的復(fù)合型人才，對整個系統(tǒng)的操作也要更熟悉。”他透露，該崗位的工作者，將從廠內(nèi)現(xiàn)有的技術(shù)人員內(nèi)培養(yǎng)選拔。
盡管未來可實現(xiàn)電磁閥加工、裝配以及周轉(zhuǎn)的自動化和智能化，但在一些環(huán)節(jié)還是需要人為把關(guān)?！袄缥覀儼蚜慵湃雮魉蛶Ыy(tǒng)一自動清洗后，還是得需要工作人員挨個檢查，在30倍顯微鏡下查看是否有殘留或瑕疵?！毕那绱ń榻B。（華西都市報-封面新聞記者楊晨）
轉(zhuǎn)自：封面新聞
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