从1970年4月24日我国成功发射中国航天史上的第一颗卫星“东方红一号”到嫦娥三号探月卫星飞行太空,我国的航天事业在40多年里有着突飞猛进的发展。而伴随着这个发展北京有色金属与稀土应用研究所为航天事业研制的焊接材料也终成正果。该所董宝全对记者说:“我们为航天事业研制的焊接材料经历了三个十年研磨,最终成为国内独家为航天事业提供焊接材料的单位。其中在上世纪八十年代至九十年代,攀登了熔炼、挤压、拔丝工序的三座高山。”
据董宝全介绍,大约是在上世纪六十年代,我国开始研究运载火箭的结构材料LD10铝合金。这种材料超低温性能较好,有人设想将它应用到存放火箭推进剂——液氢、液氧的贮箱上。然而,LD10铝合金的焊接性能较差,焊接时容易形成热裂纹,进行液压强度试验时,试验件经常发生低压爆破。但就是这种已经被美国和前苏联两个航天大国宣判“死刑”的合金材料,愣是在我国材料专家的手里“起死回生”。有色所是做到“起死回生”的一家。
当时,他们就像充满能量的“发动机”,几乎不分昼夜地连轴转。经过380多次的试验才确定定型,焊丝被命名为BJ-380。BJ-380焊丝保证了“东方红一号”的顺利发射。
“熔炼”也许在常人想来不过是个再容易不过的化学过程,只是将各种原料混合熔化而已。但董宝全向记者道出了其中的关键所在。在研制BJ380的最初阶段,由于条件所限,有色所采用了柴油坩埚炉(地炉)的方法进行熔炼。这种方法不但污染严重,更会遇到BJ380成品完成前最为复杂的“偏析”(偏析就是铝合金焊丝化学成分不均匀)问题。这种成分不均匀的材料极易产生焊接头处断裂,无法承重,显然不符合火箭的要求。为了改变这一现状,有色所采用了中频感应炉(电炉),并通过了大量的计算,不断调整电炉构造使其达到熔炼要求。通过调整,保证了炉温恒定,不仅“偏析”的致命弱点得以有效“根治”,而且炉体改造所采用的技术方案还填补了国内空白。
攀登了熔炼这座高山,迎面又是一座“挤压工序”的高山。董宝全说:“挤压工序要满足1200吨的挤压力,可当时国内还没有这样的设备。”有色所也没有足够的资金买入先进设备,又缺乏专门的机械制造人才。在如此的困境下,职工勇敢地担负起这个责任,按照工艺需要和相应的机械制造原理,自己设计图纸,经过反复改进,历时5年,硬是“逼”出来了BJ1200T卧式挤压机。经过试运行,这台为BJ380系列量身定做的设备轻松达到了技术指标。
过了“挤压工序”的高山,迎接的是“拔丝工艺”的高山。董宝全感慨地说:“拔丝工艺的改造同样是一波三折。这里的难点主要是润滑油系统的技术更新。”过去,有色所是用工业肥皂来润滑,常受季节的影响,容易产生粘膜废丝。几经试验,职工最终找到了铝拉拔油。在遇到退火工序的时候,职工一干就是十二个小时。有时一次退火不行,还要进行二次退火。然而,有色所的成本提高了,投入增大了。但为了支持我国航天事业的发展,确保焊丝的高质量、可靠性,完成航天任务,有色所付出的再多,也在所不惜。在这十年里,有色所研发了BJ380、BJ380A、BJ380B产品。
□本报首席记者 阎义