焊接技術在航空航天工業中的應用

摘要：焊接技術是航空航天工業的重要連接技術，在航空航天材料加工過程中，處于重要地位，焊接技術已成為飛機制造中的關鍵技術，為飛機的設計和制造提供了技術保證。本文對電子束焊、激光焊、攪拌摩擦焊、線性摩擦焊、擴散焊的原理、特點及應用進行了介紹。

關鍵詞: 電子束焊；激光焊；攪拌摩擦焊；線性摩擦焊；擴散焊

中圖分類號： V26 文獻標識碼:A

焊接是通過加熱、加壓，或兩者并用，使同性或異性兩工件產生原子間結合的加工工藝和聯接方式。焊接既可用于金屬，也可用于非金屬。在航空航天裝備和材料加工過程中，焊接技術有著舉足輕重的地位。

1電子束焊

電子束焊( EBW)是在真空環境下利用會聚的高速電子流轟擊工件接縫，將電子動能轉變為熱能，使被焊金屬熔合的一種焊接方法。作為高能束流加工技術的重要組成部分，電子束焊具有能量密度高、焊接深寬比大、焊接變形小、可控精度高、焊接質量穩定和易實現自動控制等突出優點，也正是山于這些特點，電子焊接技術在航空、航天、兵器、電子、核工業等領域已得到廣泛的應用。在航空制造業中，電子束焊接技術的應用，大大提高了飛機發動機的制造水平，使發動機中的許多減重設計及異種材料的焊接成為現實，同時為許多整體加工難以實現的零件制造提供了一種加工途徑；另外，電子束焊接本身所具有的特點成功地解決了航空、航天業要求各種焊接結構具有高強度、低重量和極高可靠性的關鍵技術問題。所以在國內外的航空和航大工業中，電子束焊接已成為最可靠的連接方法之一。

2激光焊

激光技術采用偏光鏡反射激光產生的光束使其集中在聚焦裝置中產生巨大能量的光束，如果焦點靠近工件，工件就會在幾毫秒內熔化和蒸發，這一效應可用于焊接工藝。激光焊具有焊接設備裝置簡單、能量密度高、變形小、精度高、焊縫深寬比大、能在室溫或特殊條件下進行焊接、可焊接難熔材料等優點。激光焊接主要用于飛機大蒙皮的拼接和機身附件的裝配。美國在20世紀70年代初的航空航天工業中，已利用15kW的CO2仿激光焊機弧光器針對飛機制造業中的各種材料、零部件進行了激光焊接試驗、評估及工藝的標準化。空中客車公司A340飛機的全部鋁合金內隔板均采用激光焊接，減輕了機身重量，降低了制造成本。

3攪拌摩擦焊

攪拌摩擦焊技術是英國焊接研究所(簡稱TWI)在1991年發明的新型固相連接技術，是世界焊接技術發展史上自發明到工業應用時間跨度最短和發展最快的一項固相連接新技術。它是利用一種非耗損的攪拌頭，高速旋轉著壓入待焊界面，摩擦加熱被焊金屬界面使其產生熱塑性，在壓力、推力和擠壓力的綜合作用下實現材料擴散連接，形成致密的金屬間固相連接。它具有無飛濺，無需焊接材料，不需要保護氣體，被焊材料損傷小，焊縫熱影響區小，焊縫強度高等特點，被譽為“當代最具革命性的焊接技術。美國 Eclipse公司在Eclipse N500型商務飛機制造中首次大規模成功運用了FSW技術， 包括飛機蒙皮、翼肋、弦狀支撐、飛機地板以及結構件的裝配等基本上全部利用攪拌摩擦焊技術制造，70%的鉚接被焊縫替代，不僅極大地提高了連接質量，而且使生產效率提高了近10倍，生產成本大大降低。波音公司將攪拌摩擦焊技術用于C-17和C-130運輸機地板的制造，利用攪拌摩擦焊代替緊固件連接，簡化了地板結構設計并提高了構件的生產效率，生產成本降低了20%。總之，FSW技術正處于深入研究和推廣應用階段，存在著巨大的應用發展潛力。

4線性摩擦焊

線性摩擦焊是一種在焊接壓力作用下，利用被焊工件相對做線性往復摩擦運動產生熱量，從而實現焊接的固態連接方法。它具有優質、高效、節能、環保的優點。20世紀80年代后期，MTU公司與羅羅公司合作，成功的將線性摩擦焊用于發動機整體鈦合金葉盤的制造。目前，線性摩擦焊已經廣泛應用于塑料工程和航空發動機葉盤式轉子的制造。

5擴散焊

擴散焊又稱擴散連接，是把兩個或兩個以上的固相材料緊壓在一起，置于真空或保護氣氛中加熱至母材熔點以下溫度，對其施加壓力使連接界面微觀塑性變形達到緊密接觸，再經保溫、原子相互擴散而形成牢固結合的一種連接方法。它具有接頭質量好，焊后無需機加工，焊件變形量小，一次可焊多個接頭等優點。擴散焊已在直升飛機上鈦合金旋翼槳轂、飛機大梁、發動機機匣以及整體渦輪等方面試用，渦輪葉片、鈦合金寬葉弦蜂窩夾層風扇葉片等的擴散焊已應用于生產。

焊接技術是航空航天領域的重要連接技術，它在促進航空航天制造技術的發展、實現飛行器的減重、高效中發揮著越來越重要的作用。可以預見，我國航空航天工業在突飛猛進的焊接技術的推動下定將取得快速發展。

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