焊接技術在航空航天工業中的應用

馮瑞

摘? 要：隨著國家經濟實力不斷增強，在科學技術不斷發展的雙重保障下，我國焊接技術發展越來越成熟。航空航天工業一直是作為國家實力的一項重要象征存在的，并且在整個航空航天工業中，焊接技術的應用是非常重要的一環，它是制造技術的主要組成部分。因此本文的探析重點就放在焊接技術與航空航天工業之間的應用關系上，以此來進行深入研究。

關鍵詞：焊接技術? 航空航天工業? 應用? 分類

中圖分類號：G623? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）10（b）-0004-03

Abstract： With the increasing national economic strength， under the double guarantee of continuous development of science and technology， China's welding technology development is becoming more and more mature.The aerospace industry has always been an important symbol of national strength and in the entire aerospace industry.， the application of welding technology is a very important link.， it is the main component of manufacturing technology. Therefore，? this? paper? focuses? on? the? application? of? welding? technology? and? aerospace? industry? in? order? to? carry? out? in-depth? research.

Key Words： Welding technology; Aerospace industry; Application; Classification

從技術品種來看，焊接技術屬于鏈接技術中的一環。從其發揮的重要作用來看，在航空航天工業中它的應用范圍主要是在一些緊密件制造中作為不可或缺的技術。在現代社會中，焊接技術的應用范圍是非常廣泛的，這主要得益于新型焊接技術的諸多優越之處，既保證了加工質量又提升了加工效率，還能夠做到一些生產材料的節省，在保證質量的同時節省了經濟成本，這是其越來越受到青睞的重要原因所在。

1? 常見技術分類

通過分析常見的焊接技術，如電子束焊技術、激光焊接、攪拌摩擦焊這3種技術的特點和優勢，了解其在航空航天工業中的重要意義。

1.1 電子束焊技術

就目前而言，航空航天工業中常見的焊接技術有以下三類。第一類名為電子束焊技術，這一技術的應用環境較為特殊，必須要在真空環境下才能夠進行。在應用這一技術時，所采用的原理是將高速運轉的電子流聚焦在一起，接著對所需施工的工件進行縫接[1]。在整個過程中，電子束的動能會轉化為熱能，能量的有效轉化能夠實現金屬部件的融合。從整個加工流程就能夠看出，電子束焊技術是一種高能束流加工技術，與其他焊接技術相比，它的技術優勢是非常多的。如能量密度高度集中，焊接的深寬都比較大，在焊接過程中產生變形的概率較小且精密度較高等。這些非常明顯的優勢使得電子束焊技術在航空航天工業中的應用范圍非常廣泛。有效的應用這一技術對于航空航天制造業而言起到了非常大的積極意義，它能夠在進行一些精密儀器的制造時有效地保證質量和效率。很多零件的減重設計或異種材料難以進行整體加工的困難都能夠得到有效解決。這里值得一提的是，在整個航空航天產業當中，零件的焊接是一項高難度的工作，而電子束焊技術就能夠很好地對這一難度進行化解。這也就意味著在目前的領域當中，電子束焊技術的地位已經非常牢固了。

1.2 激光焊技術

第二種技術是激光焊技術。與電子束焊技術相比，激光焊技術最大的不同之處就是它在很大程度上需要依靠偏光鏡反射裝置才能夠將這一技術運行下去[2]。它的原理是將激光束聚集在工件上，巨大能量的產生主要是依靠光束。在這一能量的幫助下，工件的熔化和蒸發能夠迅速實現。在應用激光焊技術時，所配置的零件設施較為簡單。所以說與其他技術相比，激光焊技術的操作難度更低，簡單易操作。激光焊技術效果也較為明顯，主要有其焊接時能量密度高，精確度高，工件變形小等優勢。這一技術在應用時，對于周圍的環境沒有較多的嚴格要求。所以說這一技術的應用領域是相當廣泛的。這一技術產生的時間較早，在1970年這一技術就已經應用在航空航天工業中。

1.3 攪拌摩擦焊技術

攪拌摩擦焊技術早在1991年就由英國焊接研究所研發出來了，這項技術的特別之處就在于，它在整個焊接技術發展史上所耗費的時長較短，但它的傳播速度卻快得令人驚訝。在應用這項技術時，主要依靠的零件是一種非耗損的攪拌頭，攪拌頭高速旋轉之后，進入大焊界面高速摩擦就能夠產生大量的熱能，從而與被焊金屬界面之間產生一種熱塑性關系。零件之間的致密金屬間擴散連接主要是在外界壓力.推力的共同作用下才能夠實現的。這項技術的應用特點也非常明確，在焊接時不需要其他材料對其進行輔助，也不會產生各種焊接廢物的飛濺。安全性較高，不需要安排格外的氣體保護措施，對于零件的損傷也非常小。這項技術在整個世界焊接技術發展史上是一個具有里程碑意義的技術。無論過去還是現在，或者是將來，攪拌摩擦焊技術在工業應用中所具備的潛力都是非常巨大的。

2? 具體應用分析

以下對其具體的應用部分進行分析，主要探討其在發動機燃燒室、波紋管、壓力容器中的應用。

2.1 發動機燃燒室

為了能夠更清晰地意識到焊接技術如何在航空航天工業中進行應用，在對其進行研究時主要是采取的是以某一焊接技術為例，具體的闡述在各個不同方面的應用研究[3]。本段是以電子束焊技術為例來闡述其研究內容。在科學技術的不斷推動下，越來越先進的焊接技術接踵而至，先進的新型焊接技術能夠有效解決一些老舊焊接技術無法解決的問題，例如對于航天結構重量的減輕，為飛機發動機綜合性能的整體提升貢獻出很大的幫助。在常見的焊接技術種類中，電子束焊技術是一種普遍運用且有代表性的焊接技術。電子束焊技術主要應用在以下3個領域[4]。本段主要來詳細闡述電子束焊在發動機燃燒室中的應用，發動機燃燒室是整個航空航天結構中較為特殊的部分。其結構組成全部是不銹鋼焊接結構和建筑金屬，所以在進行這些部件的焊接時，會受到各種物理和化學性能方面的影響。整個焊接工作的難度是非常大的，尤其是在焊接接頭處，即容易產生雜質干擾焊接質量。從物理方面來看，如果焊接處存在著很大的焊接應力，接頭處出現情況的概率會直線上升。如果沒有控制好焊接溫度，在高溫情況下極易導致電鑄層進一步削弱甚至剝離[5]。值得一提的是，在應用電子束焊技術時，金屬會對這一技術產生磁場影響，所以在用這一技術之前，首先要做的工作就是及時地對電鑄金屬進行退磁操作，盡量減少磁場影響。在焊接的過程當中，對于電子束焊機的種類型號也有一定的要求，一般采用高壓型電子束焊機，主要是為了避免在焊接時過多熱量的產生和變形現象的發生。

2.2 波紋管

在整個航空航天發動機產品系列當中，波紋管組合件起到的作用是不容小覷的，也是電子束焊技術應用的重要組成部分。從波紋管的本身性質上來看，多層金屬波紋管屬于發動機的密封元件，其優勢主要是減少卡滯現象的出現概率，與其他部件相比在對其進行焊接工作時靈活性較強，這也就意味著做好焊接運動的靈活性與質量保障是保證生產的關鍵所在。在電子束焊技術的幫助下，波紋管的接頭強度能夠有效增強，所起到的作用是非常顯著的，在盡量減少并行現象出現的基本條件之下，焊接的美觀度也能夠得到很大水平的上升。

2.3 壓力容器

最后是關于電子束焊技術在壓力容器中的應用研究。在整個工業當中壓力容器的功能和用途主要是對各種流體介質進行存儲[6]。可以這樣說，壓力容器的質量好壞直接決定了整個空間系統的穩定性。而決定壓力容器質量好壞的影響因素就是電子束焊技術。航空航天工業是一項非常復雜的工業系統，有非常繁多的種類系統，在推進系統中，燃料儲備箱和氣瓶是十分關鍵的部件。據以往的故障分析匯總可以看出，故障多發地主要集中在電氣瓶的焊接處，所以在進行焊接時一定要對這處進行格外關注。在進行焊接時，常見的應用形式是單面焊雙面成型，這樣就能夠有效地從設備和工藝的角度對焊縫內外表面的缺陷進行削減和控制。近些年來，氣瓶也在不斷升級換代，復合材料氣瓶的數量逐漸增多。

3? 結語

結合上文所講，相信讀者對于焊接技術與航空航天工業之間的關系能夠有一個更清晰的認識。這兩者之間是互補可分的，希望通過本篇淺析能夠幫助讀者更深入地認識這兩者。

參考文獻

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[3] 李慧，徐榮正，侯艷喜，國旭明.鎂鋰合金的焊接技術及其在航天領域的應用[J].熱加工工藝，2019，48（1）：1-4.

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