航天包装箱制作技术浅探

对于钣金企业来说，往往容易囿于单一钣金加工的狭窄制造领域，如此一来却饱尝作茧自缚的苦果。我们的企业在冷静反思之后，在激烈的市场竞争格局中，及时调整产品方向，切入航天包装箱制作行业。本文以具体产品为例，介绍了航天包装箱产品的技术要求，并解析了该类产品的制作技术要点。十三五时期，我国航天通信卫星事业有了迅猛的发展，不断刷新的发射记录彰显了我们国家的整体实力。与此同时，通信卫星事业也带动了相关行业的技术进步，比如，航天包装箱就是一种服务于通信卫星关键零部件运输的相关产品，能够在卫星关键零部件运输过程中提供洁净、恒定温湿度、减缓振动及氮气填充等多种保护功能。航天包装箱内有类似于飞机的“黑匣子”，可以监测、记录、显示包装箱内的环境数据。所以航天包装箱产品的应用日益广泛，该产品的设计和制作是对企业技术实力和生产底蕴的考验。在当今激烈竞争的市场格局中，我们企业并非一味拘泥于单一的钣金加工，而是将视野扩展至多个领域，进行了艰苦不懈的探索。在我们的努力之下，经过长期的技术攻关，终于切入航天包装箱产品制作行业，以匠人精神打造产品，获得了客户的最终好评。该产品的制作也体现了我们企业的责任担当以及为祖国航天事业服务的决心。本文介绍了航天包装箱产品的主要技术指标和制作技术要点。图1所示的产品是我司为中国电科集团第三十九研究所定制的一款航天包装箱产品，该产品承载通信卫星太阳电池阵装置，需满足1000公里以上的公路运输要求，具有很高的技术难度，目前已成功交付用户。图1中国电科集团第三十九研究所的太阳电池阵运输包装箱航天包装箱产品的主要技术指标航天包装箱产品的主要技术指标为：⑴箱内洁净度优于十万级。⑵箱内填充高纯氮气并保持正压，一般高于当地大气压300～3000Pa，箱体密封的气体漏率一般不大于300Pa/24h。⑶箱内有冲击减振措施，在铁路及公路运输时，传到航天零部件上的振动加速度均方根值不大于0.6g，冲击加速度不大于1g。⑷包装箱应有足够的刚性，箱内壁应能承受最高5000Pa的内压，且不会导致箱内壁材料的塑性变形。⑸箱内承载航天零部件的接地电阻应小于1Ω。航天包装箱产品制作技术要点解析通过解读航天包装箱的国家标准和有关资料，结合以往在各类铝制包装箱产品设计和制作上积累的经验，我们分析该类产品的制作技术要点在于箱体材质选择、箱体熔透焊接、箱体结构仿真、减振装置选用、接地部件材质、检测等环节。⑴箱体材质选用高强度航空防锈铝，既最大限度地减轻了箱体自重又达到了耐压指标，为了减少焊接的工作量，尽量选用大幅面的板料，使焊线长度最短。⑵为了保证焊接后箱体的气密性，箱体内胆的主要焊缝采用单面熔透焊接。铝材在焊接之前，需要先有效去除铝材表面的氧化皮，因为氧化皮的熔点大于铝材的熔点，会影响到铝材的焊接。对于厚度差较大的铝板料，可采用厚铝料预热等措施，我们曾遇到过3mm铝料与50mm铝料搭接的实例，技术人员与工人技师共同攻克难关，集CO2焊与氩弧焊的优点，采用局部与整体预热，选用优质焊丝，最终获得了优良的焊接金相组织。⑶因用户在航天包装箱产品方案设计阶段所给的时间很短，且该产品的投产类型往往以单件或小批量的形式居多，所以箱体的整体架构先要确定下来，否则结构有缺憾会影响到最终产品的交付，其损失不可估量，更重要的是企业在此行内的声誉会受损。箱体的结构定型一是建立在对以往航天包装箱类产品的实践经验上；二是依托专业的仿真软件，从某种意义上说，贴合实际的仿真相当于产品的某种试制过程，而且，单次仿真的结果并不一定尽如人意，还要在原方案基础上再次修改设计，然后再仿真，如此反复，直至获得满意的结构。厚积才能薄发，我们的设计人员已经能够把产品实物测试的结果与仿真结果作比较，并获得了航天包装箱产品适用的仿真环境参数（图2）。图2某产品的振动计算报告⑷钢丝绳减振器是航天包装箱的首选减振装置，而减振器的选型先要考虑包装箱产品的公路运输道路状况，按公路路谱合理选择减振器的规格参数，在理论载荷计算的基础上还要乘以适当的安全系数。除了减振器的选型外，冲击振动记录仪的选择也很重要，我们一般选择瑞士的MSR系列产品，该产品本身可以耐受最高至400g的振动冲击，可以稳定而精确地记录冲击振动指标。图3是该记录仪所记录的包装箱冲击振动数据。图3某包装箱产品的冲击振动记录数据⑸为了减少接地电阻，我们采用了镀金接地柱，实测的接地电阻值远小于要求的阻值，在保证低阻值要求的同时，镀金接地柱的强度和刚性、镀金接地柱与箱体内壁的密封方式也是设计和制作的重点，如果某处小的细节考虑不当，也会前功尽弃。⑹因整套箱体的焊道长度累计可达数十米，造成焊道检测的工作量巨大，除了传统的着色、渗透检测之外，我们采用环绕式气体测漏仪，从而能够方便、准确地检查到漏点的存在。随着工人技师的焊接技能在短时间内的突飞猛进，焊缝金相组织一次成功率大大提高，这为未来箱体主要技术指标的优化与提高提供了有力的保证。结束语在新的时代，钣金企业都在直面一次次大考，传统的钣金制造已不能满足企业的长远发展。立足钣金制造，开阔思路和眼界，积极谋划以产品拓展为企业的经营之道至关重要。我们在航天包装箱的产品承接之初，