工业激光焊接机器人助力 火箭喷管焊接效率提高

蓝箭航天公司发布了工业机器人焊接火箭喷管的视频。视频中展示了其自主研发的“天鹊”（TQ－12）80吨液氧甲烷发动机喷管，由机器人进行焊接，一次性成功完成，现已顺利下线。

以前，熟练的焊接技术人员需要一个月时间来完成的工作，现在机器人只需两天就能完成。蓝箭航天的创始人兼CEO张昌武介绍道，这款喷管的直径超过一米，采用机器人全自动激光焊接。这不仅大大降低了喷管成本，还大大缩短了制造周期，提高了产品质量，并为产品的批量化制造提供了便利。

这款喷管如同一个巨大的“蜂巢”，能够承受极高的温度。火箭发射和飞行时，经过喷管的燃气温度高达1000至3000摄氏度，这相当于太阳表面的温度。人类目前所使用的金属材料无法承受这样的高温。为了解决这个问题，液体火箭发动机使用推进剂对喷管进行冷却。喷管的构造是夹层式的，推进剂在进入燃烧室前，先在夹层中流动，带走热量，确保喷管不会被烧毁。

工程上保证“牢固度”的关键是焊接，让构成夹层的内外“两体”合为“一体”。由于喷管结构复杂、外形庞大、对焊接变形控制要求高，因此对焊接质量有着极高的要求。机器人的介入，大大提高了焊接质量和效率。

除了承受高温，喷管还要承受各种力的作用，包括轴向推力、内部压力和强烈震动。它需要有足够的结构强度和刚度，但同时又要尽可能轻，以提高发动机的推重比。机器人激光焊接能够实现薄壁管的焊接，且焊接变形可控，这对于满足喷管的要求至关重要。

张昌武介绍，蓝箭航天的工程师们经过一年多的试验，实现了自主创新，建成了喷管机器人激光自动化焊接设备。机器人“焊将”无需使用内壁肋条X光在线定位系统，这大大降低了设备的复杂性和成本。随着后续工艺的进一步成熟，焊接时间有望压缩至10小时以内，制造周期和成本仅为螺旋管束喷管的十分之一左右。整套工艺和工装方案已于2018年全面申报发明专利。

这项技术的推广和应用将进一步提高我国航天工业的制造水平，为我国的航天事业注入新的活力。