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当一颗螺丝钉想去太空翱翔,要经历怎样的考验?

从生活到生产,都离不开被称为“工业之米”的紧固件。


比如小小的一颗螺丝钉,无论是近在掌上的智能手机还是远到探索太空的航天器,工业社会处处都有它的身影。


当一颗螺丝钉想去太空翱翔,要经历怎样的考验?


从原材料开始千锤百炼,按最高标准千挑万选,经过重重工序,一颗小小的螺丝钉才有资格上天。


在中国空间站建设、“嫦娥”探月、“天问”探火等重大工程任务中,中国航天科工航天精工为航天器配套了数以百万计的紧固件,以“百万无一失”的标准圆满完成任务,俨然成为中国紧固件领域的“隐形冠军”。


大部分螺丝钉无法通过环保标准


一台呼吸机上有上千个零件,细微到一个螺丝钉都要经过严格检测,欧盟、日本等国会对重金属做检测,而国内大部分的螺丝钉都无法通过环保标准。作为呼吸机生产出口商的黄勇难以在市面上买到符合高标准的螺丝钉,只能到厂家特殊定制。


螺丝钉问题在机器人行业更夸张。机器人上的螺丝钉几乎都靠进口,国内买来的螺丝钉一打就折,而机器人要运动,需要受力,对螺丝强度有要求,一打就折的螺丝钉绝对不能用于机器人身上。


低成本导向让“精品”缺失


“很多制造业厂商的目标是成本最低,因此不会选择最好的材料,而代价是产品的质量会大打折扣。低成本目前仍是很多制造厂家的导向,从而忽视了做精品。”一位制造业从业人士感慨。


为何中国大部分螺丝钉很难通过欧盟等海外环保标准的检测,首先是选材上不过关,大量回收材料降低了原材料成本,用大量回收的废旧材料重新熔炼,加工螺丝,不经过其他特殊处理,一定超标。


除了材料,制造工艺不符合要求也是导致很多中小企业生产的螺丝钉质量差的原因。


为了使金属的纤维分布不遭破坏,力学性能较好,螺丝钉制造通常采用冷镦的方法。但这样的制造设备价格昂贵,小企业为了节省开支,往往不会去购买这样的设备,转而用几百元的台式手动车床代替,这样金属的纤维分布被破坏了,力学性能差。其次,小企业几乎没有紧固件机械性能的检测设备,只是根据材料、热处理来确定螺钉的机械性能,这样很难保证螺丝钉的品质。


小产品,大学问


“ 同样尺寸的螺丝钉,宇航级产品比民用级产品轻一半。”航天精工科研人员举起一枚螺丝钉介绍。


仔细端详,它是钛合金材质,外部镀了一层蓝紫色的涂层,像美妆达人的渐变色眼影盘一样光泽多变。


按应用领域分,紧固件产品可分为民品级紧固件、型号装备级紧固件和宇航级紧固件三大类。


在能“上天”的紧固件中,最常见的是高强度铆钉,使用量能达到几十万件。


“最重要的是火箭点火起飞的那段时间,一定得撑住。”科研人员说,作为连接整个飞行器的“筋骨”,螺丝钉形体虽小,但作用极大,航天器上的紧固件要承受冲击、振动和变载,不少连接点要在高温或低温下工作。


“箭体里操作环境复杂,为此我们专门开发出‘定制化’产品,一插、一粘、一托就能装上。”科研人员演示着手里的紧固件补充道。


空间站核心舱使用的特殊结构紧固件,大多能满足单面安装、快速安装等特殊要求。


“这是‘会说话’的螺栓,现在已经应用在高铁上。”科研人员手里的螺栓头部有一个浅色小圆环,通过类似刺绣的工艺,把厚度不超过5微米的传感器装在螺栓顶部。


结合专用测量仪器,可实时原位精准测量智能螺栓预紧力,提醒使用者螺栓是否安装到位,并使测量精度提升了10倍。


在现场,科研人员还展示了为飞机设计的“隐身螺栓 ”,所有产品沉头高度尺寸都控制在0.05毫米以内,仅为头发丝的1/2左右,使组装蒙皮后的飞机表面顺滑如绸缎。


耐高温螺栓则采用含有铌、钨、钽等难熔合金材料加工,并在螺栓表面烧结一种抗氧化陶瓷涂层,穿上“陶瓷外衣”的螺栓能够经受 1800℃高温。


在航天精工的生产车间里,经历过冷镦、螺纹成型、冲压成型、热处理、表面处理等一道道工序后,粗糙的原材料变成一颗颗颜色各异、结构完美的螺丝钉。


经过检测和重重考验后,一枚合格的螺丝钉才能拿到太空“通行证” ,进入整箭、整星组装环节。


文章来源: 模具工业,企业驱动


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