电报是段锐跑步送上来的。
他两步并作一步蹿上二楼,鞋底在走廊木地板上磕出一串急促的响动。林天佑正跟沈明核对交叉滚子轴承的滚子加工数量清单,听见脚步声就知道又出事了。
段锐把电报纸拍在桌上,没说话,喘了两口。
林天佑拿起来看。
发电方:沈阳兵工厂铸造车间。
编号:WZ120-丙-003。
林所长:V12柴油机曲轴试制第二件失败。整体锻造毛坯经粗车、半精车后上圆磨床精磨,各主轴颈跳动公差0.5毫米,装机试运转五分钟,三号主轴颈抱瓦,曲柄臂根部断裂。第一件同类故障。两件曲轴毛坯耗尽库存全部CrMnSi特钢锻坯。请速示。
附:曲轴全长1280毫米,最大回转直径380毫米,设计跳动公差要求≤0.03毫米。沈阳现有设备最高精度0.45毫米。
林天佑把电报放下。
沈明凑过来看了一遍,脸色不好看。
“0.5毫米的跳动量,上了0.03的要求……差了十六七倍。”
林天佑没接话。他从铁柜里抽出五九式动力系统的分册,翻到曲轴总图那一页。
1280毫米,七个主轴颈,六个连杆轴颈,十二个曲柄臂。V型十二缸柴油机的脊梁骨。五百二十马力的扭矩全靠它传递,转速两千转时曲轴承受的弯矩和扭矩叠加,任何一个轴颈的跳动超差都会让轴瓦的油膜被挤破,金属直接干摩擦,五分钟抱死算客气的。
“叫苏敏和周德茂来。”
五分钟后,苏敏和周德茂到了。
苏敏看完电报,没拍桌子。她把电报纸翻过来,在背面画了一个简化的曲轴受力图,标了几个数。
“0.03毫米的跳动公差,对应的加工手段是重型精密外圆磨床,砂轮主轴的径向跳动本身得控制在5微米以内。沈阳兵工厂最好的磨床是从沈阳旧兵工厂接收的樱花三菱的老机器,导轨磨损严重,主轴间隙大,跳动量在0.4到0.5毫米之间。”
她放下笔。
“换句话说,拿这台磨床磨1280毫米的整体曲轴,跟拿菜刀雕玉没区别。”
周德茂摘下眼镜,慢慢擦了擦。
“整体曲轴锻造加工,这条路,在现在的龙国走不通。”他把眼镜戴回去,“不是技术问题,是设备问题。全世界能磨出这个精度的重型圆磨床,目前只有三个地方有,鹰酱的辛辛那提米拉克龙公司、瑞士的斯图特、还有毛熊的莫城第一机床厂。咱们一台都没有,也买不来。”
沈明插了一句:“毛熊那边呢?赵副部长不是说在谈吗?”
周德茂摇头:“谈的是特种钢原料和通用设备。重型精密圆磨床属于战略物资,毛熊自己的产能都不富裕,他先紧着自家的坦克厂用。就算答应卖,从下订单到交货,两年打底。”
“两年。”沈明把电报纸放回桌上。
十八个月出原型车的承诺,在曲轴这一关卡死了。
苏敏拿起笔又画了几笔,把曲轴的各段尺寸标了出来。1280毫米总长,七段主轴颈每段直径85毫米,六段连杆轴颈每段直径75毫米,曲柄臂厚度32毫米。
“退一步,不用整体锻造,改铸造行不行?”她自己摇了头,“不行。铸造曲轴的强度撑不住520马力。”
“分段锻造呢?”沈明问。
苏敏看了他一眼:“分段锻造谁来拼?焊接?曲轴是高速旋转件,焊缝是应力集中源,分分钟断给你看。”
她把笔扔在桌上,靠到椅背上。
屋子里安静了十几秒。
林天佑一直没说话。他站在窗边,手指在裤缝上轻轻敲着。
周德茂打破沉默:“天佑,这个曲轴……你有想法?”
“有。”
林天佑转过身,走到黑板前。他拿起粉笔,在黑板上画了一根完整的曲轴侧视图,标出七段主轴颈的位置。
然后他在每两段主轴颈之间画了一条竖线。
一根完整的曲轴被切成了七段。
“不做整体曲轴。”
苏敏的身体从椅背上弹了起来。
“分段?我刚才说了焊接不……”
“谁说焊接?”
林天佑在黑板上画了一个局部放大图。一段主轴颈,两端各连着一个曲柄臂。曲柄臂的中心有一个圆孔,圆孔里插着另一段主轴颈的延伸轴头。
“过盈配合。”
他在轴头和圆孔之间标了一组尺寸。轴头外径:85.04毫米。圆孔内径:85.00毫米。
“差了0.04毫米。”周德茂盯着那组数字。
“对。常温下,轴头比孔大0.04毫米,塞不进去。”林天佑在旁边写了两个温度,“-78℃”和“+400℃”。
“把轴头用干冰降到零下七十八度,金属收缩,外径缩小约0.06毫米。同时把曲柄臂用400度的油浴加热,圆孔热膨胀,内径放大约0.05毫米。两头一叠加,间隙够了。趁热往里插,回到室温后,轴头胀回来,孔缩回来,两者死死咬在一起。”
他在交界面上画了一圈密密的斜线。
“这个配合面的摩擦力,在室温下足以传递超过设计扭矩三倍以上的载荷。不需要焊接,不需要键槽,不需要螺栓。纯粹靠金属本身的弹性变形产生的抱紧力。”
周德茂的眼镜差点又掉了。他一把按住鼻梁上的镜框。
“你把曲轴……拆成零件……用热胀冷缩……拼起来?”
“不是拼。”林天佑纠正,“是组合。每一段单独锻造、单独加工。单段最长不超过220毫米。沈阳那台旧磨床磨220毫米的短轴,精度能控制在0.02毫米以内。”
苏敏站起来走到黑板前,拿手指沿着那个过盈配合的剖面图划了一遍。
“短轴好磨,我认。但组合以后呢?七段拼在一起,累积误差怎么办?每个配合面偏一点点角度,传到最后一段,整根曲轴就是弯的。”
“所以需要一个基准。”林天佑在黑板最下面画了一根长杆,“组装的时候,所有段件套在一根精密芯棒上对齐。芯棒的直线度决定了最终的跳动。芯棒长1280毫米,直径40毫米,材料用CrMn弹簧钢,单独精磨。”
“谁磨?”苏敏问。