El aluminio aeroespacial de China se encuentra entre los países poderosos del mundo.
El 13 de febrero, Rusia anunció su plan de construir conjuntamente con China una estación de investigación lunar. Actualmente, las dos partes están estudiando el plan técnico de ejecución del proyecto. Los Estados Unidos también están llevando a cabo un proyecto similar, que avanza muy rápidamente, y pronto se inaugurará la base lunar estadounidense. 2021 es el año en que los humanos conquistarán Marte. Marte ha sido uno de los planetas más visitados desde que los humanos comenzaron la exploración espacial. La nave espacial estadounidense Mariner 4 envió el primer lote de fotografías de la superficie de Marte ya en 1964. Desde principios de febrero de 2021, sondas de tres países (EAU, China y Estados Unidos) quieren aterrizar en Marte, y la sonda "Hope" de los EAU entró en órbita alrededor de Marte en febrero de 2019, haciendo historia. Al día siguiente, la sonda china "Tianwen-1" hizo lo mismo y aterrizará en Marte en mayo.
China, Estados Unidos, Rusia, la Unión Europea, Japón, India, Emiratos Árabes Unidos y otros países han lanzado sondas a la Luna y Marte o se están preparando para lanzarlas, lo que genera una nueva demanda. para materiales de aluminio aeroespacial. Los materiales de aluminio de alta gama y los materiales compuestos a base de aluminio desempeñan un papel extremadamente importante en la fabricación de equipos para naves espaciales y sistemas de lanzamiento de cohetes y son materiales indispensables. En la actualidad, muchas empresas nacionales pueden preparar diversos materiales de aluminio para aviación en lotes. El aluminio representa más del 94% del peso neto de los materiales de los cohetes, y el aluminio y los materiales compuestos a base de aluminio también representan alrededor del 75% del peso neto de los materiales estructurales de las naves espaciales.
Aluminio: pilares y componentes estructurales de los cohetes de lanzamiento de naves espaciales
El aluminio aeroespacial se puede dividir a grandes rasgos en dos partes: una se utiliza para el lanzamiento de cohetes y la otra se utiliza para la estructura de la propia nave espacial. Desde el comienzo de la industria aeroespacial, el aluminio y los materiales compuestos a base de aluminio han estado estrechamente asociados con la industria aeroespacial. No sólo son versátiles, sino que también son materiales clave indispensables. Aunque no se puede decir que no habría una industria aeroespacial tan próspera sin el aluminio, no es exagerado decir que sin las aleaciones de aluminio, la trascendental industria aeroespacial de hoy se habría retrasado al menos veinte o treinta años.
Las principales aleaciones de aluminio utilizadas en naves espaciales y cohetes son 7078, 2024 y aleaciones de aluminio-litio. Los tanques de hidrógeno líquido, los tanques de oxígeno líquido, los dispositivos de control y los anillos de conexión reforzados utilizados para el lanzamiento de cohetes están hechos de esta aleación.
Construcción de aluminio ligera de Changwu Space
201165438 A las 20:43 del 3 de octubre de 2006, el vehículo de lanzamiento de nueva generación más grande de mi país, el Long March 5, fue lanzado desde Wenchang Aerospace en la provincia de Hainan. Mi país fue lanzado desde el sitio de lanzamiento y entró en la órbita predeterminada unos 30 minutos después. La primera misión de lanzamiento del cohete portador Gran Marcha 5 fue un completo éxito. Este fuerte ruido estremecedor sacudió toda la Tierra, marcando que China había cruzado el umbral de una potencia espacial y había entrado en el club de las potencias espaciales mundiales.
¿Qué aleación de aluminio se utiliza para soldar los tanques de hidrógeno líquido y oxígeno líquido del cohete Gran Marcha 5? Aunque no hay informes en los medios, en países extranjeros, ya sea en Estados Unidos, Japón o Europa, los tanques de almacenamiento de hidrógeno líquido y oxígeno líquido utilizados para lanzar grandes cohetes están soldados con aleación 2219. Por lo tanto, el autor cree que la Gran Marcha 5. Tanques de almacenamiento de combustible de baja temperatura y oxígeno líquido que apoyan la combustión. La caja también debe soldarse con placas gruesas de aleación de aluminio 2219 (6 mm 10 mm), que deben ser producidas por una fábrica afiliada a China Aluminium Group. Tienen 60 años de tecnología y experiencia en la producción de materiales de aluminio para aviación y están certificados por el departamento aeroespacial. Además, un anillo de soporte aeroespacial forjado por una empresa de Wuxi en 2015 está hecho de aleación 2219, con un diámetro exterior de 8,7 metros y un diámetro interior de 8,32 metros.
Muchos países han aterrizado en la Luna y Marte, creando una nueva demanda de aluminio aeroespacial. El aluminio aeroespacial de China se encuentra entre los países poderosos del mundo.
Dado que nuestro país se encuentra entre los principales países aeroespaciales del mundo, es autosuficiente en todos los materiales de aluminio, materiales compuestos a base de aluminio y piezas de aluminio (excepto algunas piezas) requeridas por la industria aeroespacial, algunas de que ocupan el primer lugar en el mundo, se encuentran entre las empresas líderes del mundo, como sistemas de cohetes que utilizan anillos de aleación de aluminio con un diámetro de 10 m, lingotes de aleación de aluminio y litio depositados por pulverización de gran diámetro y piezas en bruto de forja por extrusión.
En China se fabrican grandes anillos forjados con un diámetro de 10m.
Desde 2003, con el rápido desarrollo de la industria aeroespacial de mi país, el diámetro de los anillos forjados de aleación de aluminio para cohetes y naves espaciales de alto empuje ha seguido aumentando, y existe una necesidad urgente de anillos forjados con un diámetro superior a 5 m. Además del campo aeroespacial, los anillos forjados de aleación de aluminio de gran diámetro también se necesitan en campos de armas como misiles estratégicos de mediano y largo alcance y artillería naval.
Anteriormente, Northeast Light Alloy Co., Ltd. (conocida como "Dongbei Lighting Company") estaba limitada por la capacidad del equipo y solo podía producir anillos forjados con un diámetro máximo de 2,9 m. El proceso de producción estaba al revés y la relación de alimentación era grande. Y la tasa de rendimiento era baja, lo que no podía satisfacer las necesidades de desarrollo de la industria aeroespacial de mi país. Como base de procesamiento de aleaciones de aluminio y magnesio de China, Dongqing Company decidió desarrollar de forma independiente una línea de producción de laminación de anillos. En 2004, Dong Qing Company incluyó la línea de producción de laminación de anillos como uno de los proyectos de construcción clave de ese año y comenzó la fabricación de equipos en junio de 2005. En marzo de 2006 se instaló la línea de producción de laminación de anillos. En junio de 2006, los líderes de la Academia de Ingeniería Aeroespacial de China visitaron la Compañía Dongqing para inspeccionar el progreso de la participación de la Compañía en el desarrollo de los anillos forjados de aleación de aluminio de diámetro ultragrande necesarios para el Proyecto Chang'e, y afirmaron plenamente la Plan de diseño y serie de trabajos. El 12 de septiembre de 2006, Dong Qing Company produjo y laminó con éxito un anillo forjado de aleación de aluminio con un diámetro de 4 m. No sólo el rectificado de anillos cumplió con los requisitos de diseño, sino que la diferencia máxima de temperatura del horno de enfriamiento fue de solo 29, lo que cumplió plenamente con los estándares de diseño.
El 30 de junio de 2006, 65438 + 30 de febrero de 2006, Dong Qing Company diseñó y fabricó una línea de producción de laminación de anillos con derechos de propiedad intelectual completamente independientes, produciendo la aleación de aluminio más grande de China en ese momento. Anillos forjados . El diámetro del anillo forjado es de 5,15 metros, el ancho es de 340 mm y el grosor es de 100 mm. Es el pionero de los anillos forjados con cohetes chinos.
En diciembre de 2014, Wuxi Parker Heavy Casting and Forging Co., Ltd. también laminó con éxito el anillo forjado de aleación de aluminio más grande de China. El diámetro exterior de la forja es de 8,7 metros, el diámetro interior es de 8,32 metros y la altura es de 0,35 metros. Actualmente es el anillo forjado de aleación de aluminio 2219 más grande de China. Su aparición ha superado muchas tecnologías clave en el perfilado de anillos CNC nacional de anillos de aleación de aluminio 2219 y ha alcanzado el nivel líder en la industria.
Los anillos forjados de gran tamaño se pueden utilizar ampliamente en ciudades líderes, como la generación de energía eólica, la industria petroquímica, la maquinaria minera, las centrales eléctricas, la industria aeroespacial, las turbinas de gas de energía nuclear, etc. El anillo forjado de aleación de aluminio 2219 más grande fabricado por Parker es un componente clave de cierto cohete. El desarrollo exitoso del anillo contribuyó a la transformación exitosa de esta empresa privada de alta tecnología y la convirtió en la ciudad líder en instalaciones de apoyo aeroespacial.
Se informa que los anillos de aleación de aluminio involucran a muchas ciudades líderes y muchas tecnologías clave. Posteriormente, la empresa continuó realizando investigaciones sobre tratamiento térmico, alivio de tensiones y procesamiento general de piezas de anillos para garantizar que la forma y el rendimiento de las piezas cumplan con los requisitos técnicos y de uso del producto.
2065438+A principios de agosto de 2005, Guangxi Nannan Aluminium Processing Co., Ltd. pasó la evaluación y aceptación por parte del Comité de Industria y Tecnología de la Información de la Región Autónoma Zhuang de Guangxi, cumpliendo con los requisitos para la producción de grandes cantidades. Anillos integrales de aleación de aluminio de gran tamaño, que fue el primer paso durante el período del "Decimotercer Plan Quinquenal" de mi país. Materiales clave necesarios para los principales proyectos nacionales centrados en el desarrollo de cohetes de carga pesada.
A través de la introducción, absorción e innovación, Nannan Aluminium Company ha construido la línea de producción de fundición de aleaciones de aluminio duro más avanzada del mundo y ha desarrollado la homogeneización en múltiples etapas de refinación, desgasificación, filtración y fundición de lingotes por fusión. Otras tecnologías han resuelto problemas técnicos importantes, como la alta pureza y purificación de la masa fundida, la fundición semicontinua de alto rendimiento de lingotes de tamaño ultragrande y el control de la uniformidad estructural, y han producido piezas fundidas de aleaciones de aluminio duro de tamaño ultragrande con una diámetro de 1.320 mm y una masa de más de 20 t de lingotes, y cooperar con aplicaciones aeroespaciales
La Comisión de Industria y Tecnología de la Información de la Región Autónoma Zhuang de Guangxi organizó un grupo de expertos en aceptación compuesto por unidades de diseño y aplicaciones aeroespaciales para llevar a cabo Valoración y aceptación del proyecto. El grupo de expertos cree que el proyecto ha completado todos los indicadores establecidos en la declaración de misión y que la tecnología general ha alcanzado los principales niveles avanzados a nivel nacional e internacional, y acordó por unanimidad aprobar la evaluación y aceptación.
El 14, 10 y 11:39 de abril, cuando la máquina laminadora de anillos dejó de funcionar lentamente, se utilizó el primer vehículo de lanzamiento nuevo desarrollado conjuntamente por Chinalco Southwest Aluminium y Tianjin Special Steel Precision Forging Co., Ltd. 9m Se ha desarrollado con éxito el anillo integral de aleación de aluminio de gran tamaño. Actualmente se trata del anillo integral de aleación de aluminio más grande del mundo.
El desarrollo de anillos integrales de aleación de aluminio de gran tamaño con un nivel de 9 m es un nuevo paso en la industria aeroespacial desde que Chinalco desarrolló con éxito la tecnología de laminación de anillos de nivel 5 m, poniendo fin a la incapacidad de China para producir un gigante de aleaciones de aluminio a gran escala. anillos ¡Otro avance histórico en el campo de los materiales!
En los últimos años, con el desarrollo de la principal industria de fabricación de maquinaria y equipos del país, existe una demanda urgente de piezas de anillos a gran escala de alto rendimiento. La capacidad de fabricación de piezas de anillos a gran escala se ha convertido. un símbolo de las capacidades manufactureras básicas del país y un aspecto importante de la defensa nacional. En 2012, cuando la Corporación de Ciencia y Tecnología Aeroespacial de China llevó a cabo una investigación de materiales, planteó la demanda de anillos de aleación de aluminio ultragrandes de 9 m de altura.
Los procesos de fabricación tradicionales para piezas de anillos ultragrandes son principalmente fundición y soldadura, pero ninguno de estos dos procesos puede cumplir con los requisitos de rendimiento necesarios para soportar condiciones de trabajo severas, como cargas pesadas, alto impacto, ultra- Se deben adoptar bajas temperaturas, etc., y el proceso de fabricación general. Sin embargo, en este momento, la tecnología de investigación y desarrollo para anillos integrales de nivel 9 m todavía está en blanco en China. Los anillos van de 5 a 9 m, y la extensión tecnológica es enorme. Para adaptarse a las necesidades nacionales y ocupar las alturas dominantes de la industria, Chinalco estableció un equipo de investigación y desarrollo de tecnología de anillos en Southwest Aluminium en 2014, y se lanzó oficialmente el trabajo previo a la investigación.
Para cumplir con los requisitos del diseño de anillos, es necesario superar muchos problemas técnicos clave, como la fundición de lingotes de anillos, el perfilado, el tratamiento térmico, la deformación en frío, etc., y todo el trabajo de desarrollo. debe empezar desde cero.
Este es el primer "tuerca dura" que el equipo de I+D debe resolver para cumplir con los requisitos de lingotes de todo el anillo. En 2014, el equipo de I+D empezó a abordar el problema de los lingotes de aleación ultragrandes. En solo tres meses, el equipo de I+D innovó y desarrolló de forma independiente herramientas de fundición de apoyo, exploró tecnologías y procesos de fundición clave, superó la dificultad de formar lingotes de gran tamaño y fundió un lingote de 1.350 mm de diámetro que cumple con los estándares técnicos. Los lingotes redondos sentaron una base sólida. para el éxito de trabajos de desarrollo posteriores. En los siguientes seis meses, Southwest Aluminium logró avances en las dos tecnologías clave de forjado en bruto y conformado por laminación, y laminó con éxito anillos integrales de aleación de aluminio con dimensiones que cumplían plenamente con los requisitos de diseño. La superficie de la férula es lisa y libre de defectos, el tamaño cumple totalmente con el estándar y la precisión supera las expectativas.
El 25 de agosto de 2016, Southwest Aluminium salió con éxito de la línea de producción de anillos integrales de aleación de aluminio de 10 m de altura para vehículos de lanzamiento de servicio pesado, estableciendo una vez más un nuevo récord mundial para anillos integrales de aleación de aluminio. Esto significa que las capacidades de hardware de los equipos de exploración del espacio profundo de mi país han mejorado enormemente y Southwest Aluminium ha logrado una vez más un gran avance en la tecnología de desarrollo de anillos integrados ultragrandes.
En los últimos años, Southwest Aluminium ha proporcionado productos para importantes proyectos nacionales, como la serie de cohetes "Larga Marcha" de mi país, la serie de naves espaciales "Shenzhou", la serie de satélites de exploración lunar "Chang'e", Grandes aviones nacionales y el radiotelescopio más grande del mundo. Una gran cantidad de materiales clave han hecho contribuciones sobresalientes al desarrollo de la industria aeroespacial y de construcción de defensa nacional de mi país.
Anillo forjado de aleación de aluminio de 10 metros
Se entiende que el anillo de aleación de aluminio súper grande de 10 metros es un componente estructural clave para conectar la sección del tubo de la carrocería, delantera y trasera. fondos y secciones entre cajas de vehículos de lanzamiento de servicio pesado La tecnología de fabricación de materiales clave que han logrado nuevos avances en el desarrollo de los vehículos de lanzamiento de servicio pesado de mi país es un problema importante que debe superarse con urgencia.
“La estructura del cuerpo del cohete del vehículo de lanzamiento de servicio pesado es una estructura ultragrande de paredes delgadas que tiene dificultades como un gran tamaño geométrico, baja rigidez estructural, alta precisión de forma y un entorno de servicio hostil. Esto significa que, como componente estructural clave, el proceso general de fabricación del anillo enfrenta nuevos desafíos técnicos ", dijo Li Yong, gerente general y subsecretario del Comité del Partido de Aluminio del Suroeste, en comparación con el anillo integral de aleación de aluminio de 9 m. El anillo integral de aleación de aluminio de 10 m tiene que soportar mayores cargas pesadas, altos impactos y temperaturas ultrabajas, a medida que aumenta el diámetro, el desarrollo se vuelve más difícil.
El 95% de los anillos forjados de aleación de aluminio necesarios para los diversos vehículos de lanzamiento utilizados actualmente en nuestro país son proporcionados por Southwest Aluminium. Southwest Aluminium actualiza continuamente las especificaciones del producto, el rendimiento técnico y los registros nacionales y extranjeros de anillos forjados de aleación de aluminio para uso aeroespacial, brindando soporte material confiable para el desarrollo de la industria aeroespacial de mi país.
Los dispositivos compuestos de aleación de aluminio se han utilizado con éxito en el sistema Beidou.
Varios materiales y dispositivos relacionados del Instituto Shenyang de Investigación de Metales de la Academia de Ciencias de China se han utilizado con éxito en el sistema global de navegación por satélite Beidou-3. Una serie de materiales compuestos de matriz de aluminio multicomponente desarrollados por el Grupo de Investigación de Materiales Compuestos de Matriz Metálica se han utilizado con éxito en las estructuras ópticas de los satélites Beidou y en los portadores de refrigeración de más de 20 módulos de potencia de los satélites Beidou. En comparación con las aleaciones tradicionales de aluminio y titanio, los materiales compuestos a base de aluminio tienen las ventajas de una baja expansión, alta conductividad térmica, alto módulo elástico y buena estabilidad dimensional, lo que puede satisfacer mejor las necesidades de los sistemas láser de alta precisión y alta confiabilidad de las piezas estructurales. requisitos. En comparación con los materiales de disipación de calor W-Cu y Mo-Cu, la baja densidad de los materiales compuestos a base de aluminio puede reducir el peso del soporte de disipación de calor del módulo de potencia en más del 70 %. Los materiales compuestos a base de aluminio antes mencionados desempeñan un papel importante en la precisión de las comunicaciones láser y en el diseño ligero de los satélites.