从客机C919看中国高端螺栓制造工艺

阿牛 · 发表于 2019-11-7 09:50:32

2017年5月5日，国产大型客机C919在上海浦东机场起飞，这架飞机无论在气动外形还是机身材料方面，都是不折不扣的高科技，因此这两年也斩获不少航空公司订单。

不过关于C919的血统却一直是个争议话题，有人认为C919完全就是一个组装平台，也有人认为他就是自主化国产，对此小编专门去查了下供货商分布表，机头机身机尾以及机翼等材料均是来自我国成飞沈飞以及西飞等，其他的关键部分都是来自国外企业，例如发动机，航电，飞控，起落架等，不过C919依然是个国产化飞机。

因为它的整体设计均是中国工程师完成，从最开始的图纸设计、气动外形、计算实验再到最后的制造以及包括系统集成。为什么说中国拥有自主产权?因为世界上没有任何一家公司能够完全自主生产飞机各部零件，包括大名鼎鼎波音和空客，航空业的标准是:只要哪个国家能整体设计，那制造出来的飞机就拥有自主化国产，不过C919并不是没有缺陷，因为他的确采用了比同行更多的进口部件与材料，甚至连螺栓都不是国产的。

中国为什么不能制造高端螺栓？

螺栓是目前机械设备中应用最广泛的零部件，常用螺栓性能等级共分10种，其中高端螺栓在4种也被称为高强度螺栓，一般用于军工、航空、航海等领域。

中国作为制造业大国，每年都会生产并出口大量中低端螺栓，但高端螺栓基本都是依赖进口，而且进口螺栓价格是出口4到10倍，以英国为例，我国从英国进口的螺栓单价为20718美元1吨，但出口到英国的中低端螺栓仅为1840美元1吨，单价相差10倍。

这源于中国目前还没有完全掌握高端螺栓的技术，所以导致进口价格非常高，高端螺栓技术要求目前有四大特点:耐腐蚀、强度高、公差小以及拧紧扭矩一致，国产螺栓目前还有很大问题。

首先，加工工艺不行，公差范围太大。高端螺栓的公差要求控制在0.01毫米级；其次，表面处理不到位，同样型号和规格的紧固件，甚至会出现没法通用替换的情况；

以航空业为例，飞机在起飞降落时会产生剧烈震动，此外在高空中温差度达到近100摄氏度，同时还要伴随风霜雪打以及气流现象，如果螺栓不合格，可能造成重大安全隐患。

阿牛 · 发表于 2019-11-7 09:51:19

那高压螺栓在制造上到底存在哪些问题?这就得从他的制造工艺上说起：

螺栓制造，首先要从钢铁厂采购标准直径的钢材，然后进行拉拔处理，根据螺栓的不同型号与尺寸拉拔到不同直径，在这方面中国目前没有什么问题，国内的宝钢、太钢集团可以提供优质的原材料，此外，拉拔模具与工艺别处于世界领先水平。

接下来就是螺栓的冷镦成形工序，这道工序需要用到冷镦机，冷镦机会把刚才按照螺栓长度打断，然后再经过几道工序打造成没有螺纹的螺栓。这些工序需要控制长度直径等关键尺寸，误差需要控制在0.01毫米级。

这就对冷墩机提出了超高要求，不仅精度高，还要保持稳定，它就相当于螺栓的模具。然而国内目前的状况是基本可以国产，但性能要求达不到目前高端冷镦机，基本被荷兰、美国、日本以及德国垄断，国内冷墩机则基本垄断了中低端市场。

第三道工序就是搓螺纹，会用到搓丝机，这也是关键工序，精度要求特别高，不过高端搓丝机基本已被欧美日垄断，还有热处理工序，热处理关系到螺栓的机械性能，所以温度控制要求非常高，也被国外垄断。

最后就是螺栓表面处理，一般采用电镀，国内目前有一部分专业电镀厂商可以满足规范要求。

以上四道工序中，中国目前只掌握了两种，其余两道工序，是因为没有高精度设备，此外中国其实有能力做出高精度螺栓，但无法进行批量的生产，我国军用领域的航母战机都是采用国产化螺栓，这是因为军用领域需求小，而传统机械行业产量高，螺栓需求也高，大批量生产进度无法确定。

C919同样也能用国产化螺栓，但中国航空领域毕竟是起步阶段，不怕一万，就怕万一，所以干脆采用进口，中国工业起步较晚，与西方自然会有一定差距。此外，从高端螺栓进口反映的并不是中国标准件不能制造的问题，而是很多高端行业精密设备还掌握在西方手里，这需要很长一段时间去弥补，当然我国的高端螺栓制造还是需要引起重视，不能一直待在中低端行业里，要往高端领域迈进。