Детали новых российских ракет будут смешивать
На заводе ракетно-космического центра «Прогресс» внедряют новую технологию соединения металлических деталей — сварку трением с перемешиванием. По ряду параметров она выигрывает у классической аргоновой электродуговой сварки, которой соединяют толстые алюминиевые листы — детали топливных баков ракет «Союз-2». Фонд развития промышленности (ФРП) организовал для журналистов поездку в Самару, дав возможность своими глазами посмотреть, как огромная сила мешает холодный алюминий, словно кашу в кастрюле.
Сейчас трехступенчатая «Союз-2» — пожалуй, главная ракета России. Именно она в последние пять лет выводит на орбиту пилотируемые корабли «Союз», летящие к космическим станциям, и космические грузовики «Прогресс», которые возят на станцию воду, кислород и другие полезные вещи. Изготавливают такие ракеты в Самаре, на заводе РКЦ «Прогресс». Здесь же будут строить и новые, более мощные ракеты «Союз-5» («Иртыш»).
«Союз-5» будет не слишком похож на «Союз-2». У носителя будет две ступени, причем все элементы первой ступени будут спрятаны под единым внешним корпусом. Будет отличаться и производственный процесс. Дело в том, что изогнутые алюминиевые листы, составляющие топливные баки российских ракет, до сих пор сваривают вручную, аргоновой дуговой сваркой. На производстве топливных баков «Союза-5» вместо людей будет работать машина — аппарат для сварки трением с перемешиванием (СТП).
Цех, где будут строить и собирать Союзы-5, еще не готов окончательно. Огромное здание советской постройки до сих пор ремонтируют и монтируют новое оборудование. На стене красная растяжка: «Соберем изделия без единого отклонения от проектной документации». В числе новых машин цеха — желто-синие металлические конструкции роботизированного аппарата СТП. Со временем в РКЦ должны заработать десять таких сварочных машин, рассчитанных на разные габариты изделий и разные элементы ракет-носителей.
Такая машина включает две ключевые части. Первая, выкрашенная в синий, — массивная станина, опора для направляющих, по которым ездит и рабочий инструмент, и его привод. Вторая часть — ярко-желтый «колобок» из толстого металла и гидравлических приводов. Он нужен для того, чтобы под давлением в шесть тонн изделие не шелохнулось, иначе шов будет испорчен. Фреза плавно идет сверху вниз. Накрепко зафиксированные толстые, в два пальца, алюминиевые листы соединяются аккуратным швом.
При такой сварке металл не плавится — наоборот, этого всеми силами избегают. Фреза сильно надавливает на изделие и только легка разогревает его, приводя в мягкое (но не жидкое!) состояние. Она же, плавно вращаясь, перемешивает размягченный металл на всю глубину листа. Фреза медленно продвигается, оставляя после себя однородный твердый металл там, где только что был стык отдельных кусков алюминия. А чтобы температура не поднялась слишком сильно и трение не проплавило изделие, инструмент охлаждается холодным воздухом. Тут же следом вдоль шва идет ультразвуковой датчик для поиска возможных дефектов.
Такая сварка производится медленнее классической электродуговой: шов длиной около метра требует около 40 минут работы машины. Зато такое соединение получается еще прочнее – а значит, в перспективе можно будет использовать более тонкий металл, сохраняя прежнюю прочность всей конструкции топливного бака. Кроме того, сварка без плавления позволяет избавиться от остаточных напряжений, от дефектов, которые возникают при традиционной сварке, от необходимости зачищать каждый шов и подготавливать кромки к соединению.
Патент на технологию сварки трением с перемешиванием получил в 1991 году Британский институт сварки. Метод использовался для производства топливных баков американских кораблей Space Shuttle, но в Россию пришел сравнительно недавно. Космическая отрасль стала одной из первых, нашедших применение СТП. Первой ракетой со сваренными таким методом топливными баками стала «Ангара». Станки для СПВ заводу «Прогресс» поставляет единственное в России предприятие, конструирующее и строящее такие машины — чебоксарский «Сеспель», где таким способом варят автомобильные кузовы и цистерны.
