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幾秒鐘 一錘子 飛機1.6噸大型鍛件定型 

發布時間:2018/03/08

  5月5日,C919一飛沖天,我們耳熟能詳的“四川造”元素,有成飛民機的機頭,有位于成都的中電科航空電子有限公司擔綱的通信導航系統等等。這些是C919“四川造”元素的標準代表,但絕非是“四川造”的全部,四川還有很多幕后團隊一直在為C919默默無聞地奉獻著。位于德陽的中國二重萬航模鍛有限責任公司(簡稱二重萬航)就是其中之一。
  近日,成都商報記者獲得特許后,走進二重萬航神秘的C919鍛件車間,了解大國重器如何操作,尋訪C919關鍵鍛件鍛造和那些大國工匠背后不為人知的故事。
  大國重器
  包括C919大飛機的起落架、上下緣條、發動機吊掛、垂尾等130余項鍛造件,都來自二重萬航,這些功績離不開服務大飛機生產、有“大國重器”之稱的8萬噸模鍛壓機。
  1.6噸大型鍛件 “錘八萬”一錘定型
  成都商報記者在二重萬航大型壓機車間里看到,一臺巨型“重器”赫然擺在車間中間位置。這正是為大飛機生產制造大型鍛件、有“錘八萬”之稱的大國重器——8萬噸模鍛壓機。
  “這臺8萬噸大型模鍛壓機,相當于13層樓高。”二重萬航C919型號總師羅恒軍介紹,該模鍛壓機地上27米高,地下還有15米,總高42米,重約2.2萬噸,單件重量在75噸以上的零件68件。迄今為止,國外僅有美國、俄羅斯、法國3個國家有類似設備,這些國家的最大鍛造等級為俄羅斯的7.5萬噸,而我國的達8萬噸。“壓機尺寸、整體質量和最大單件重量,均為世界之首。”
  這臺大型模鍛壓機,是航空、航天、石油、化工、船舶等領域所需模鍛件產品的關鍵設備。8萬噸大型模鍛壓機作為“國之重器”,2003年申請立項之后,中國二重開始了10年的追夢歷程,在吸收、消化、再創新的基礎上,研制出8萬噸大型模鍛壓機,使中國成為擁有全球最高等級模鍛裝備的國家。
  二重萬航為成都商報記者獨家模擬演示了模鍛壓機鍛造C919飛機起落架關鍵鍛件——主起外筒的過程。只見在操作師嫻熟的操作下,機械手從高溫箱里緩慢夾起一個類似Y字形狀的鍛件,它渾身散發著橙色的光,一股熱氣襲來,隨即,機械手將其送至10多層樓高的模鍛壓機的鍛壓臺。“轟”的一陣響聲之后,鍛壓臺面合攏,伴隨著不斷飛濺的火花,一簇火團從縫隙中“嘩”地蹦了出來。
  操作人員目不轉睛地盯著鍛壓臺,鍛壓臺臺面緩緩張開,一個用于C919飛機起落架的,寬1.2米、高2.8米、重達1.6噸的大型重要鍛件——主起外筒就誕生了,整個過程3分半鐘,但鍛壓成型只需要幾秒。主起外筒再和另外鍛造的1.5米長、1.4米寬、重達700多公斤的主起活塞桿連接,就基本構成了一個完整的C919起落架。
  “如果說以前生產鍛件需要千錘百煉,那么有了8萬噸大型模鍛壓機,則可以一錘定型。”中國二重副總工程師陳曉慈形象地比喻,該鍛壓機通過強大的壓力作用,使性能普通的金屬材料在模具內流動,細化內部晶粒,實現大型模鍛件的整體精密成形,這些金屬材料可以成為飛機的“骨骼”——框梁,可以成為發動機的“脊柱”——渦輪盤,可以成為油田的“血管”——輸油管三通等。陳曉慈將運行原理比喻為“壓月餅”,通過液壓傳遞能量形成壓制力,并解決一次性成型問題。
  資料圖:大型設備正在加工C919鈦合金零部件
  130多個部件
  都是“四川造”
  除了起落架,用于連接機翼和機身的鈦合金上下緣條鍛件等130多個部件,都出自二重萬航。
  “二重所供的C919產品除起落架外,還有130余項產品,都是關鍵的重要部件。”二重萬航模鍛有限責任公司模鍛廠副廠長齊占福介紹,C919國產大型客機于2008年開始研制,光是起落架,從最初的預研到最終形成產品,二重走過了艱苦的攻堅克難過程。通過持續科技攻關,起落架終于在二重誕生。
  “我們生產起落架,相當于給飛機安上腿;生產上、下緣條鍛件,相當于給飛機安上翅膀。”羅恒軍介紹,起落架在飛機安全起降過程中,擔負著極其重要的使命。起落架是飛機起飛、著陸、滑跑、地面移動和停放所必需的支持系統,是飛機的主要部件之一,“它的性能直接關系到飛機的使用和安全。”
  此外,機翼是飛機的重要部件之一,主要作用是產生升力,機翼的翼梁是承受彎矩的唯一構件。翼梁由上、下緣條和腹板組成,上、下緣條以受拉、受壓的方式承受彎矩載荷,要求標準非常高。
  發動機吊掛也是飛機的重要部件,在飛行時要承受較大的發動機載荷,并傳遞發動機推力到機翼,吊掛的強度和剛度性能,直接關系到飛機的整機安全。
  “C919飛機結構是否堅固,中國二重的生產配件很重要。”羅恒軍介紹,為了保證飛行安全,每一個部件都是精益求精,中國二重的工匠精神也在這些工程中一一得到體現。
  7年磨一劍
  起落架提升材料國產化率2%左右
  整個演示和鍛造過程說起來很簡單,但在飛機起落架主起外筒等關鍵部件一錘定型的背后,二重萬航卻整整走過了7年的攻堅克難歷程。“從2010年項目上馬、開始研制到持續攻關,再到今年C919首飛成功,7年來雖然一路不易,但我們也形成了自己高水平的民航工業生產能力。”
  羅恒軍介紹, C919起落架系統,是由國際知名供應商——德國利勃海爾做總系統集成。利勃海爾作為全球知名起落架供應商,產品在加拿大龐巴迪C系列客機、巴西航空工業公司E系列客機以及A350等客機上,已有成熟的應用和技術驗證。
  2010年,中國二重與德國利勃海爾合作。作為國產C919大型客機的起落架系統總集成商,利勃海爾對產品的穩定性、一致性和批量交付能力都提出了高標準和高要求。
  “剛開始,德國人認為中國人制造能力不行,所以任何一個環節都非常嚴苛,非常挑剔。項目上馬3年,審核都沒通過,一些年輕人都打退堂鼓了。”羅恒軍回憶,合作初期讓他印象最深的,是德國專家的看法。“德國現在提的是工業4.0,這些德國專家對中國制造的印象還停留在上世紀八十年代。”
  但當時的標準和精度也的確非常高,“在材料控制上,一個起落架主起活塞桿重700多公斤,在下料的時候,正負不能超過5公斤,超過這個參數,就是廢品。”
  為爭一口氣,在二重萬航,由10多名學材料出身的研究生組成的團隊攻堅克難,推進研制工作。此外,還聘請了一名俄羅斯專家和一名奧地利專家參與技術攻堅。
  “時間緊,任務重,經常為這個事情著急上火,我還因此生病。”那段日子,對羅恒軍和他們團隊來說都是煎熬。
  經過長達3年的民航體系改進和2年的產品工程驗證,滿足國際適航要求的國產材料鍛件制造體系終于建立起來了。2015年年底,中國二重生產的起落架在德國通過了中國商飛公司和德國利勃海爾公司組織的評審,可以裝機使用。“那一刻才找到那么一點點成就感,覺得自己干了一件有意義的事情。”
  羅恒軍介紹,光一個起落架,就提升了C919大飛機材料2%左右的國產化率,外人并不知道7年的艱辛。“光在實驗階段,就制造了30件起落架。”但這種航空工業生產能力的實現也帶來了可以預見的效益。“僅按目前C919擁有的570架訂單計算,我們為C919提供的一系列鍛件就能實現60億元左右的總收益。”
  后來,德國專家也服了中國人的干勁,主動幫助二重萬航改進工藝,提高制造水平。到目前,中國二重已經提供了5套合格的起落架。
  據介紹,下一步,中國二重還將同德國利勃海爾公司合作,推進ARJ21支線飛機、A350空客飛機、龐巴迪C系列飛機起落架系統用鍛件等其他項目,在航空零部件鍛件加工、智能化制造等方面開展合作。
  資料圖:大型設備正在加工C919鈦合金零部件
  大國工匠
  這些功績,也離不開一群在幕后默默奉獻的大國工匠,是他們的付出,才順利給飛機安上 “翅膀”。
  85后班組長: 聽到機器撞擊聲心潮澎湃
  廖利,二重萬航模鍛車間8萬噸模鍛壓機班組長,這個1987年生的年輕班組長,操作著世界上最大的模鍛壓機,為C919鍛造出了30~40個關鍵部件,包括C919起落架、連接機身和機翼的上下緣條鍛件等關鍵部件等。
  廖利表示,作為一個模鍛工,自己之前對自己一手生產的鍛件,并沒有太強的感覺。但自從正式給C919鍛造鍛件后,想到自己生產的鍛件能裝到國產大飛機上,便覺得意義非凡,很驕傲。“這是我們中國自主研制的大飛機,并且鍛件是從我們手上交出去的,能給這樣一個偉大的工程貢獻一份自己的力量,我們在內心深處還是很自豪的。”
  廖利告訴記者,“給C919鍛造部件的時候會有一種很特別的感覺,所有的東西在鍛造的時候都活了起來,因為我能感知到它的意義。比如我知道這個東西是插在飛機‘翅膀’上的,這個是安在飛機‘腿’上的,所以形象剎那間就生動了起來。”
  “5月5日,我們也看了試飛直播,當時飛機的起落架一直沒收起來。看到飛機高速滑行后騰空的一瞬間,我們頓時熱淚盈眶。在大家歡呼這是我們生產的鍛件的同時,作為一線工人,我們也瞬間想到和技術團隊一起攻關的日日夜夜,感覺非常不容易。”
  廖利介紹,雖然技術團隊前期的論證和準備都做得非常充分,達到一定要求,才會讓一線車間開始試制,但現場實操和技術團隊的理論還是有差異的,一線車間會根據實際操作的結果,給技術團隊反饋一些意見,據實做一些修正,進行相互探討,實現工藝改進。整個鍛造過程遠沒有外界想象的那么簡單。
  “以大型關鍵鍛件起落架的主起外筒為例,它的擺料非常困難,因為件比較大,又屬于異形件,需要班組成員間相互配合,才能非常精準地把料放進模具型腔里,稍微有偏差,都很難保證鍛造件的完美成型。大件和不規則件對操作的精度和難度都有相當高的要求。”廖利說。
  同時,壓力高達8萬噸的模鍛壓機也遠非一個人就能進行生產操作,除了廖利自己作為主操作手操作鍛壓機,外面還需要4~5個班組同事進行密切配合,負責裝料、出料、輔助擺料、型腔觀察等流程。“不過操作這么大的機器,特別是聽到強烈的撞擊聲,內心非常澎湃。”
  廖利表示,自己2009年從四川工程職業技術學院鍛造專業畢業,畢業后不久,就開始接觸和從事C919部件的鍛造。“所以既是自己見證了二重C919部件鍛造工程的歷程,也是整個工程陪伴了自己的成長。”
  二重萬航C919型號總師:
  每一個部件都像孩子一樣
  羅恒軍,2008年西北工業大學材料加工專業碩士研究生畢業,原本有機會到國外讀博士,但他卻放棄了這一機會,選擇到二重萬航上班,從此和C919結下不解之緣。
  “當時C919大飛機正處于起步階段,我剛好趕上了。”據介紹,兩年后他的女朋友也來到了二重萬航,和他一道開始參與C919等型號飛機部件的研發和制造。后來兩人組建了家庭,并有了兒子。
  對C919的每一個部件,羅恒軍都有著深厚的感情。“每一個部件都像我的孩子一樣,這些都凝聚了我們團隊的汗水和心血,我是看著它們生產出來的。”
  C919首飛當天,他也受邀參加首飛儀式,飛機起飛后,從他頭上飛過。“抬頭看著飛機沖上藍天,心情特別激動,有一種想哭的感覺,很有成就感。”
  在生活中,朋友知道羅恒軍參與了C919部件的制造,很多人會問“你敢乘坐C919 嗎?”“答案是肯定的。”羅恒軍介紹,不僅他自己會乘坐C919,還會讓自己的兒子乘坐。“我告訴兒子,坐C919一定坐機翼位置,這些部件是老爸做的。”
  羅恒軍坦言,近期他們團隊的目標,是實現大飛機窗框鍛件的國產化。“希望在不久的將來,在大飛機上,可以通過中國人自己制造的窗框看外面的風景。”
 

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