天問一號“太空剎車”發動機“開關”四川造

　　2月10日晚，我國首次火星探測任務“天問一號”探測器實施近火捕獲制動，環繞器3000牛軌控發動機點火工作約15分鐘，探測器順利進入環火軌道，成為我國第一顆人造火星衛星，實現“繞、著、巡”目標的第一步，環繞火星獲得成功。“天問一號”能夠在環火軌道上以正確姿態按預定軌道飛行，也有“四川造”的助力。

　　溯源

　　一閥一“身份”

　　2016年7月，中國航天科技集團七院所屬的四川航天烽火伺服控制技術有限公司特種閥事業部接到了某型號兩種電磁閥的生產任務訂單，數量近百臺，加工精度要求極高：閥腔內孔、密封副密封面的表面粗糙度0.2微米，并要在30倍顯微鏡下進行對比檢查，且不得有多余物。同時，兩種電磁閥還要經得起嚴酷的溫度環境考驗并保持良好的密封性能。

　　這兩種電磁閥分別應用在“天問一號”環繞器軌控發動機和姿控發動機上，確保“天問一號”在環火軌道上，以正確姿態按照預定軌道飛行。

　　“電磁閥就相當于‘水龍頭’，起到開關和控制作用。”公司技術指揮閆守紅說，“兩種電磁閥成對裝配，一個控制氧化劑路，一個控制燃料路。”

　　為了保證產品質量，在生產加工前，閆守紅將所有圖紙進行了梳理，并對加工過程中可能出現的問題進行提前預判。僅用了2周時間，她就帶領工藝團隊完成了兩種電磁閥60多種零件的工藝編制任務。

　　閆守紅大致算了算，一個長度只有82.6毫米、成人手掌般大小的電磁閥，從開始生產加工到出廠交付，需要4個月到半年時間。

　　航天產品還講究“可追溯性”。“每一個閥都有一個‘身份證’，背后詳細記錄著‘出生’過程。”公司特種閥事業部總經理兼行政指揮彭民告訴記者，假設產品交付，聯合整機做試驗時發現有一點故障，都必須“歸零”。他說，“我們要分析閥出現的問題，一個個排除。如果一共交付了100個閥，其中1個出現了問題，就要查是否與剩下的99個有關聯，如果有，則所有的都要返工、返修甚至報廢。”

　　加工

　　給零件“掏耳朵”

　　“百分之百”質量要求下，“特種閥”的加工難度可想而知。

　　電磁閥的大多數零件都需要10余道工序才能完成，然后再由零件形成部件，部件裝成組件。其中，個別零件的加工工序達20多道，涵蓋了車、銑、磨、鉗、研、熱處理、電子束焊、慢走絲等多個工種。“零瑕疵、零缺陷”是需要全力達成的目標。

　　大致呈圓柱形的殼體組件是電磁閥的主體結構零件，由三種零件焊接而成，材料包括不銹鋼和軟磁合金。“加工工程中，刀具與不同材料‘碰撞’，磨損快且程度不一樣，導致內孔加工的粗糙度不一致。”公司特種閥事業部車工技師靳小強表示，在大家合力攻關下，采用了半精車加工，將加工余量控制在0.03毫米內，厚度相當于一根頭發絲的一半。

　　此外，特種閥并非批量化生產的產品，且設計特殊。“所謂‘車工一把刀’，我們有時需要根據產品特性自制刀具。”靳小強說，針對此次電磁閥殼體孔徑不一致的特點，他自制了一把深小孔階梯鏜刀，配合內孔徑階梯式的變化。

　　電磁閥殼體中有多個深小孔及交叉孔，有的孔徑只有1.5毫米，整體深度達到50毫米，所有深小孔及交叉孔口不允許有毛刺，且孔邊必須是光滑的圓弧倒角。為了滿足要求，公司特種閥事業部鉗工組組長姜支剛用高速鋼、硬質合金自制各種尺寸的刮刀20余種，最小的比牙簽還細。

　　要“解決”的毛刺，通常是毫米甚至微米級別的。每次工作，姜支剛都要長時間伏在強光燈下，有時還要借助30倍顯微鏡進行作業，就像是給零件“挖耳朵”一樣，先剔一點，再緩緩勾一圈，還要輕輕磨一下。

　　解決了毛刺，零部件加工便進入了更加精細的研磨階段。一般來講，零部件精度要求極高：不及頭發絲1"16的微米級尺寸公差、能照出人影的表面粗糙度……

　　在研磨工作室內，已有33年從業經歷的公司特種閥事業部研磨技師李堅向記者展示了研磨機具體操作過程。她先將研磨套套在研磨桿上，并涂上自制的研磨膏，隨后又將電磁閥殼體套入，向前壓動后，研磨桿開始旋轉，對殼體內壁進行更精確的塑形和研磨。

　　反復研磨后，李堅憑借經驗和手感就能判斷出是否已滿足工藝要求。“再用汽油對殼體內進行清洗，清洗干凈后再用30倍工具顯微鏡，檢查內腔是否真的達標，有無雜質，光潔度如何。”李堅說，一個零部件的加工，可能需要經過多次的研磨、洗滌、檢查。為了防止靜電，洗滌時還不能戴手套，所以長年累月下來，她的手多皺裂，皮膚比常人干燥得多。

　　清潔

　　指印都不能留下

　　新設備的引入，提升了此次“天問一號”電磁閥加工的質量和效率。

　　“電磁閥使用的是比較敏感的軟磁合金材料，我們在做熱處理加工時要保證產品具有較好的磁性能。”公司特種閥事業部23車間熱表處理主管工藝黃又滋表示，為了保證此次“天問一號”電磁閥的質量、性能和潔凈度，特地定制了一臺處理設備，以最高精度和恒溫均勻性對零件進行加工。他說，“盡管加工時間翻倍，但是因為爐膛環境好，污染小，做出的零件顏色一致，不需要我們再做附加處理。”

　　在完成熱處理等工序，將零件送入裝配間進行組裝之前，還會有一個“清潔”環節。

　　“為了保證零件的潔凈度，我們不僅要用棉簽一點點清洗，還要借助高壓氣將棉花絲吹出來，再用吸塵器吸一遍。”閆守紅介紹，在清洗一遍后，工作人員需在強光下用30倍顯微鏡對零件進行檢測，查看是否有殘余，“連一個指紋印都不能留下。”

　　驗收合格后方可開展后續裝配。在周轉至裝配間過程中，為了保證零件整體外觀無劃痕和碰劃傷，相關技術人員還設計了專用保護工裝。“例如設置有隔斷的周轉箱，能讓零件有效防止避免劃傷。并在箱子上包一層保鮮膜，再用有密封條的蓋子蓋好，增加保護性。”閆守紅介紹。

　　組裝工作由公司特種閥事業部班組長林津牽頭的裝配團隊在1萬級潔凈間里完成。有的零件“微小”，組裝時更是在毫米或微米之間較勁。

　　例如在對以毫米計的閥芯組件進行壓配時，需要將密封件閥芯壓入壓緊套，再整體壓入銜鐵。零件之間需要在零點零幾毫米的過盈量或者間隙中緊緊配合，稍不留意就會壓偏，導致零件報廢。

　　質檢

　　至少20萬次“壽命試驗”

　　自2020年7月23日發射以來，“天問一號”已在浩瀚宇宙飛行了6個多月，整個任務還將持續數月。如何確保探測器發動機上的電磁閥在復雜的空天環境里長時間穩定運行？“質量把關就得過硬。”彭民說。

　　為了保證產品的質量，除了在加工裝配過程中“分毫必爭”，且不能有任何殘留外，工作人員還要對產品進行30多項地面試驗，看它是否經得起各種環境“考驗”。

　　“以前，衛星產品壽命只需達到5年，現在大大增加了。”彭民表示，“壽命試驗”是電磁閥需要通過的“關卡”。“利用專門的設備，通過不斷重復為電磁閥通電、斷電，使其一直循環進行‘打開’和‘關閉’的動作。”他說，根據不同型號，這樣的循環檢驗至少要進行20萬次，最多達到45萬次。如出現一次故障，將面臨返修或淘汰。

　　新聞多一點

　　“四川造”特種閥智能化生產線將于6月前投用

　　2月初，在四川航天烽火伺服控制技術有限公司一個面積約2700平方米的廠房內，加工電磁閥所需的智能化設備已“各就各位”，正由專人進行單點調試中。

　　據特種閥事業部副總經理夏晴川介紹，該廠房內布置的電磁閥智能化生產線，覆蓋了殼體加工、線圈繞制、閥座精加工等工序，預計6月1日前正式投入使用。“預計將提升10倍的生產效率，年產值能達到1萬套。”他說。

　　“以后我們進行電磁閥殼體加工時，只需要在終端電腦上建立相應的任務，按下啟動后，機器就會自動根據儲存或設定的零件數據，對材料進行加工，然后研磨、清洗并烘干。”夏晴川表示，所有流程中的數據都會通過信息化平臺，自動生成報告傳入公司服務器。他說，“生產的每一枚閥，都會有一個專屬代碼和數據包。”

　　同時，夏晴川告訴記者，殼體加工單元的智能化生產線投入使用后，只需要一個人進行操作。“相當于代替了以前四五個人的工作，因此該崗位對技術人員的要求也更高，必須是一個懂車工、研磨、測量的復合型人才，對整個系統的操作也要更熟悉。”他透露，該崗位的工作者，將從廠內現有的技術人員內培養選拔。

　　盡管未來可實現電磁閥加工、裝配以及周轉的自動化和智能化，但在一些環節還是需要人為把關。“例如我們把零件放入傳送帶統一自動清洗后，還是得需要工作人員挨個檢查，在30倍顯微鏡下查看是否有殘留或瑕疵。”夏晴川介紹。（華西都市報-封面新聞記者楊晨）

　　轉自：封面新聞

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