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高端技术装备制造技术创新团队——创新科技,青年担当

来源:中国石油大学(华东)机电工程学院 作者:徐霖萱 董亚文 林

有这样一群人,他们追求卓越、迎难而上、脚踏实地;他们在实验室中一次又一次测试仪器、计算数据;他们投身国家科研事业,为国家重点战略的推行作出重要贡献,他们就是中国石油大学(华东)高端技术装备制造技术创新团队。

该团队由刘永红教授主要负责,现有以纪仁杰、蔡宝平等优秀青年教师为代表的成员8人,平均年龄37岁。2019年4月,该团队获得山东省“青春担当好团队”称号,成为全省担当作为、勇于创新团队的代表之一。

刘永红等人一直将为国家科研事业奉献作为自己的第一要务。他们认为要达到全球领先的水平就一定要放下名利,更深更精地挖掘,享受研究带来的乐趣。五年来,高端技术装备制造技术创新团队成员主持国家自然科学基金2项、主持完成省部级课题3项,获批军委装备发展部“十三五”装备预研领域基金重点项目1项(第二)。研究成果在国内外知名刊物上发表SCI收录论文21篇,出版英文专著4部。获教育部技术发明二等奖、山东省高等教育教学成果一等奖和二等奖各1项,一项成果已被推荐申报2019年度国家技术发明奖;获授权发明专利27项,其中国际发明专利4项。获青岛市青年科技奖、山东省优秀博士后,入选2014年度香江学者计划(本年度机械工程学科全国仅1人入选)。

近年来,该团队一直从事精密微细石油防砂筛管制造技术及装备、绝缘工程陶瓷电火花加工技术及理论、数字化高速放电铣削技术及机床的研究工作。在3000米深水防喷器控制系统、海洋废弃井口电火花机械复合切割技术、复合型腔割缝筛管及其微细等离子加工技术与应用基础理论等方面取得富有创新性的研究成果。在3000米深水防喷器组电控系统方面突破24项关键技术,取得11项创新性成果,研制出3000米深水防喷器组及控制系统;在国内外首次提出海洋废弃井口头电弧机械复合切割方法,设计完成海洋废弃井口头切割机器人,实现套管切割过程的全自动控制和地面监测;首创具有国际领先水平的复合型腔割缝筛管微细等离子成形改性一体化加工技术。

长征五号遥二火箭是长征五号运载火箭工程的第二发试验箭,搭载发射的实践十八号卫星,将验证东方红五号新一代大型卫星平台关键技术,并开展多项新技术在轨验证工作。2017年7月2日,长征五号遥二火箭在海南文昌航天发射场实施发射,火箭飞行至346秒时突发故障。此次发射失利对我国整个航天事业的发展影响巨大。专家们经排查分析得出,故障原因为芯一级液氢液氧发动机一分机涡轮排气装置在复杂力热环境下,局部结构发生异常,发动机推力瞬时大幅下降,致使发射任务失利。

查明原因后,设计部门针对发射失败的原因,更改了涡轮排气装置的设计图纸,在原零件的基础上增添了五个导流叶片。为了保险起见,此次零件的材料从不锈钢改成了镍基高温合金。这再一次增大了加工难度。但是,在正常情况下,生产零件需要提前一年甚至几年就开始准备。设计图纸做进行大幅度修改,现存的库存零件全部报废,新零件的生产任务变得重要而又紧急。

面对当时生产零件不足,传统机械加工方法进行加工时存在刀具损耗严重,加工成本高,加工效率低下等多种问题,该公司最终采用刘永红团队研究开发出的电火花电弧复合高速数字化铣削技术及其数控机床。这项技术加工钛合金的加工速度可达21494mm^3/min,而目前国际上已有的电火花铣削加工技术加工钛合金的最高加工速度仅为3000mm^3/min,大大提高了工作效率。

方案确定后,团队全体成员立即投身工作。部分成员先按照原计划进行生产,以申泱为首的另一批成员则翻阅资料,探寻时间优化方案。他们一遍又一遍地计算模拟,进行数次试验,成功突破此次零件的刀具路径自动编程和参数摸索优化等多个难题,把加工时间从24小时缩短到8小时以内。最终,该团队成功协助首都航天机械有限公司重新编制工艺规程,为国家重点战略的推行做出重要贡献,充分体现了新时代青年追求卓越的境界、迎难而上的担当、干事创业的激情和脚踏实地的作为。

申泱说:“在加工过程中,我们不仅应用新技术攻克了众多加工难题,还不断优化加工方案,调整工艺参数,创新了加工方法,向低成本、高效率制造迈进了一步。后续我们会进一步优化加工参数和刀具路径,使该方法与机械铣削的工艺适配。”

科技创新的道路永无止境,刘永红还与申泱分别立项了两项中央军委科研订购局的项目。据悉,刘永红团队最近有两个成果准备投稿nature science,一是关于高硬金属材料的表面纳米化方法和机理研究,利用超声和高瞬时能量密度电脉冲综合作用,可以在镍基高温合金、模具钢等难加工金属材料表面制备出梯度纳米结构层,这可以大大提高材料表面的硬度、耐磨耐腐蚀和耐高温稳定性能,已经初步成稿。二是高效电火花加工油包水工作液的研制,用于替代常用的煤油,初步的结果加工效率方面和煤油相当,表面粗糙度要优于煤油,关键是绿色环保,已做出实验结果,正在进行进一步的理论和机理方面的分析。

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