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从客机C919看中国高端螺栓制造工艺

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发表于 2019-11-7 09:50:32 | 显示全部楼层 |阅读模式
2017年5月5日,国产大型客机C919在上海浦东机场起飞,这架飞机无论在气动外形还是机身材料方面,都是不折不扣的高科技,因此这两年也斩获不少航空公司订单。

不过关于C919的血统却一直是个争议话题,有人认为C919完全就是一个组装平台,也有人认为他就是自主化国产,对此小编专门去查了下供货商分布表,机头机身机尾以及机翼等材料均是来自我国成飞沈飞以及西飞等,其他的关键部分都是来自国外企业,例如发动机,航电,飞控,起落架等,不过C919依然是个国产化飞机。

因为它的整体设计均是中国工程师完成,从最开始的图纸设计、气动外形、计算实验再到最后的制造以及包括系统集成。为什么说中国拥有自主产权?因为世界上没有任何一家公司能够完全自主生产飞机各部零件,包括大名鼎鼎波音和空客,航空业的标准是:只要哪个国家能整体设计,那制造出来的飞机就拥有自主化国产,不过C919并不是没有缺陷,因为他的确采用了比同行更多的进口部件与材料,甚至连螺栓都不是国产的。

中国为什么不能制造高端螺栓?

螺栓是目前机械设备中应用最广泛的零部件,常用螺栓性能等级共分10种,其中高端螺栓在4种也被称为高强度螺栓,一般用于军工、航空、航海等领域。

中国作为制造业大国,每年都会生产并出口大量中低端螺栓,但高端螺栓基本都是依赖进口,而且进口螺栓价格是出口4到10倍,以英国为例,我国从英国进口的螺栓单价为20718美元1吨,但出口到英国的中低端螺栓仅为1840美元1吨,单价相差10倍。

这源于中国目前还没有完全掌握高端螺栓的技术,所以导致进口价格非常高,高端螺栓技术要求目前有四大特点:耐腐蚀、强度高、公差小以及拧紧扭矩一致,国产螺栓目前还有很大问题。

首先,加工工艺不行,公差范围太大。高端螺栓的公差要求控制在0.01毫米级;其次,表面处理不到位,同样型号和规格的紧固件,甚至会出现没法通用替换的情况;

以航空业为例,飞机在起飞降落时会产生剧烈震动,此外在高空中温差度达到近100摄氏度,同时还要伴随风霜雪打以及气流现象,如果螺栓不合格,可能造成重大安全隐患。
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 楼主| 发表于 2019-11-7 09:51:19 | 显示全部楼层
那高压螺栓在制造上到底存在哪些问题?这就得从他的制造工艺上说起:

螺栓制造,首先要从钢铁厂采购标准直径的钢材,然后进行拉拔处理,根据螺栓的不同型号与尺寸拉拔到不同直径,在这方面中国目前没有什么问题,国内的宝钢、太钢集团可以提供优质的原材料,此外,拉拔模具与工艺别处于世界领先水平。

接下来就是螺栓的冷镦成形工序,这道工序需要用到冷镦机,冷镦机会把刚才按照螺栓长度打断,然后再经过几道工序打造成没有螺纹的螺栓。这些工序需要控制长度直径等关键尺寸,误差需要控制在0.01毫米级。

这就对冷墩机提出了超高要求,不仅精度高,还要保持稳定,它就相当于螺栓的模具。然而国内目前的状况是基本可以国产,但性能要求达不到目前高端冷镦机,基本被荷兰、美国、日本以及德国垄断,国内冷墩机则基本垄断了中低端市场。

第三道工序就是搓螺纹,会用到搓丝机,这也是关键工序,精度要求特别高,不过高端搓丝机基本已被欧美日垄断,还有热处理工序,热处理关系到螺栓的机械性能,所以温度控制要求非常高,也被国外垄断。

最后就是螺栓表面处理,一般采用电镀,国内目前有一部分专业电镀厂商可以满足规范要求。

以上四道工序中,中国目前只掌握了两种,其余两道工序,是因为没有高精度设备,此外中国其实有能力做出高精度螺栓,但无法进行批量的生产,我国军用领域的航母战机都是采用国产化螺栓,这是因为军用领域需求小,而传统机械行业产量高,螺栓需求也高,大批量生产进度无法确定。

C919同样也能用国产化螺栓,但中国航空领域毕竟是起步阶段,不怕一万,就怕万一,所以干脆采用进口,中国工业起步较晚,与西方自然会有一定差距。此外,从高端螺栓进口反映的并不是中国标准件不能制造的问题,而是很多高端行业精密设备还掌握在西方手里,这需要很长一段时间去弥补,当然我国的高端螺栓制造还是需要引起重视,不能一直待在中低端行业里,要往高端领域迈进。
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