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航空制造中的焊接技术原来都应用在这些地方!

焊接之家       2017-12-07

焊接是一种较为可靠、成本较低、而且较为精确的金属材料连接方法,截止目前为止还没有哪一种方法能比焊接的方法在连接金属材料方面更好、更可靠。随着近几年高科技、汽车、路桥、铁路、建筑业等基础产业的飞速发展,焊接技术的应用前景也越来越广泛。目前,我国的焊接技术也已经进入到了数字化时代。

 

现代飞机及航空发动机中焊接件的比重已达到 50% 左右,焊接技术在产品制造中的重要作用不言而喻。在航空航天诸多制造技术中,焊接技术的优势在于可以明显地减轻发动机的重量、降低成本、简化结构设计、提高性能和产品附加值。焊接作为制造工程中最重要主导工艺技术之一,已渗透到航空航天等高端制造业的全过程中。

 

下面就航空航天工业中常用的几种先进焊接方法分别进行介绍:

激光焊接技术的应用

 

技术具有溶池净化效应,能纯净焊缝金属,适用于相同和不同间的焊接。激光焊接高,对高熔点、高、高和物理特性相差很大的特别有利。

 

激光焊接可以焊接的金属种类较多,并且激光焊接的速度极快,可以达到传统的弧焊的几十倍,这种速度的提高是惊人的,而且激光焊接产生的焊缝的深宽比也可以达到12:1,在焊接的过程中因热量引起的变形也较小,是较为适宜实现柔性自动化的焊接方法。激光焊也因为上述的优点而入选 21 世纪最有前途、最有开发潜力的高能束流焊技术。激光焊在航空航天的工业中主要用于武器装备与飞行器的结构的制过程之中。飞行器的合金飞行舵翼就需要使用激光焊接技术进行完美焊接。


 

音速航天飞机飞行舵翼

电子束焊接技术的应用

 

电子束焊是利用加速和聚焦的电子束轰击置于真空或非真空中的焊件所产生的热能进行焊接的方法。电子束焊接技术的特点是功率密度极高但是焊接的热量输入却反而可以很小,这就使得零修的的变形也极小,焊接以后几乎没有残余应力,焊缝的深宽比也较大,与传统的焊接技术相比神奇的是焊接的接头部分无氧化。电子束焊接技术主要用在飞行器的腹、鳍、框、架以及继电器、波纹管等部分。现在,电子束焊接技术已经成为大型飞机制造公司的标准配置,是制造飞机主、次承力结构件和机翼骨架的必选技术之一,也是衡量飞机制造技术的凭证。


 

在航空领域,电子束焊接技术首先应用于战斗机的制造中。例如发动机压气机转子、燃烧室等核心机部件焊接,飞机起落架、钛合金承力框、钛合金壁板、机身承力梁等的焊接以及机载精密零部件的焊接。采用电子束焊接技术制造飞机零部件,突出的特点是减重、精度高、强度好、构件的整体化制造水平高等。在民用工业中,电子束焊接也逐渐得到应用。例如:燃汽轮机的大型转子结构,直径近 3000mm,重约 20t,采用电子束焊接可大大提高焊缝性能,节约加工经费,缩短加工周期,并可提高整机性能。


 

发动机压气机转子


 

飞机起落架

以美国为代表的西方国家的先进飞机的结构梁、框等重要承力件均也采用电子束焊接技术。其中,F-14 战斗机钛合金中央翼盒是典型的电子束焊焊接结构,电子束焊使整个结构重量减轻 270kg ;“狂风”战斗机的中央翼盒也采用电子束焊接;美国的F-22飞机钛合金前梁、后机身钛合金梁也采用了电子束焊接技术,其中后机身钛合金梁电子束焊缝长度达 87.6m,厚度在 6.4~25mm 之间;原Sciaky 公司还将电子束焊接技术应用于美洲虎攻击机的拦阻钩的焊接。

 

国外目前围绕着优化电子束焊接工艺方法、提高电子束焊接自动化控制以及完善电子束焊缝检测技术等几个方面在继续开展应用研究工作,目的是拓宽电子束焊接技术在飞机制造中的应用范围。电子束焊接技术在大飞机发动机制造中也是很重要,大飞机用发动机的结构虽然与军用发动机有很大不同,但其核心机的结构形式、选用的材料、制造技术等与军机在很大程度上是相同的,军机发动机制造中采用电子束焊接的部件,在大飞机发动机中同样可以采用电子束焊接技术。大飞机发动机中的钛合金低压风扇转子、钛合金高压压气机转子、高温合金高压压气机转子、高温合金燃烧室组件以及燃烧室外套等核心机零部件均可以采用电子束焊接技术。

 

搅拌摩擦焊技术的应用


 

是利用工件端面相互运动、相互摩擦所产生的热,使端部达到状态,然后迅速顶锻,完成焊接的一种方法。摩擦焊可以方便地连接同种或异种材料,包括金属、部分、陶瓷及塑料。焊接过程中也不需要其它焊接消耗材料,如焊条、、及保护气体等。唯一消耗的是焊接搅拌头。同时,由于搅拌时的温度相对较低,因此焊接后结构的或变形也较小得多。特别是Al合金薄板熔化焊接时,结构的平面外变形是非常明显的,无论是采用无变形焊接技术还是焊后冷、热校形技术,都是很麻烦的,而且增加了结构的。

 

搅拌摩擦焊技术在航空航天业的应用主要包括以下几个方面:机翼、机身、尾翼;飞机油箱;飞机外挂燃料箱;运载火箭、航天飞机的低温燃料筒;军用和科学研究火箭和导弹;熔焊结构件的修理等。

 

我们也相信随着新材料、新技术的出现,在航空航天领域,先进焊接技术将逐渐取代传统制造技术而成为主流发展趋势。

关键词:制造中, 航空, 地方