焊接技术在航空航天工业中的应用

侯亮 1 李静 2

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摘要：随着国家经济实力的不断增强和科学技术不断发展的双重保证，我国焊接技术的发展越来越成熟。航天工业一直作为国家实力的重要标志而存在，而在整个航天工业中，焊接技术的应用是非常重要的一部分，是制造技术的主要组成部分。因此，本文重点研究焊接技术与航天工业的应用关系，以便进行深入研究。

关键词：焊接技术；航空航天工业；应用分类  

在技术品种上，焊接技术属于一个环节技术。从它的重要作用来看，它在航天工业中的应用范围主要是作为制造某些紧密零件不可缺少的技术。在现代社会，焊接技术得到了广泛的应用，这主要是由于新的焊接技术的优势，不仅保证了加工质量，而且提高了加工效率，还可以实现一些生产材料的节省，这不仅保证了质量，而且增加了经济成本，这是它越来越受到青睐的重要原因。

1通用技术分类

通过分析电子束焊接、激光焊接和搅拌摩擦焊等常用焊接技术的特点和优势，可以了解它们在航空航天工业中的重要意义。

1.1电子束焊接技术

目前航天工业常用的焊接技术有三种。第一类叫电子束焊接技术，有特殊的应用环境，只能在真空环境下进行。应用该技术时，采用的原理是将高速运行的电子流聚焦，然后缝制待施工工件。在整个过程中，电子束的动能会转化为热能，能量的有效转化可以实现金属零件的熔化。从整个加工流程可以看出，电子束焊接技术是一种高能束加工技术，与其他焊接技术相比具有许多技术优势。如果能量密度高度集中，焊接深度和宽度相对较大，焊接过程中变形的概率小，精度高。这些明显的优势使得电子束焊接技术在航空航天工业中得到广泛应用。该技术的有效应用在航天制造业中发挥了非常积极的作用，在制造一些精密仪器时可以有效保证质量和效率。可以有效解决许多零件的减重设计或整体加工异种材料的困难。这里值得一提的是，零件的焊接是整个航天工业的一项艰巨任务，电子束焊接技术可以很好地解决这个难题。这意味着在目前的领域，电子束焊接技术的地位已经非常稳固。

1.2激光焊接技术

第二种技术是激光焊接技术。与电子束焊接技术相比，激光焊接技术最大的区别在于它依靠偏振反射装置来运行这项技术[2]。其原理是将激光束聚焦在工件上，巨大能量的产生主要依靠光束。借助这种能量，可以快速实现工件的熔化和蒸发。应用激光焊接技术时，配置的零件和设施相对简单。因此，与其他技术相比，激光焊接技术操作难度较小，简单易行。激光焊接技术的效果也很明显，主要具有能量密度高、精度高、工件变形小的优点。应用这项技术时，对周围环境没有严格要求。因此，这项技术的应用领域相当广泛。这项技术出现得更早，早在1970年就已经应用于航天工业。

1.3搅拌摩擦焊技术

搅拌摩擦焊技术早在1991年由英国焊接研究所开发。这种技术的特点是在整个焊接技术发展史上耗时较短，但其传播速度却快得惊人。在该技术的应用中，所依赖的主要部分是非消耗性的搅拌头。搅拌头高速旋转后，大焊接界面处的高速摩擦会产生大量的热能，从而与焊接金属界面产生热塑性关系。零件之间的致密金属扩散连接只有在外压和推力的共同作用下才能实现。这项技术的应用特点也很明确，不需要其他材料辅助焊接，也不会有各种焊接废料的飞溅。安全性高，不需要安排额外的气体保护措施，对零件损伤小。这项技术是全世界焊接技术发展史上的一个里程碑。无论是过去、现在还是未来，搅拌摩擦焊技术在工业应用中的潜力是巨大的。

2具体应用分析

下面分析它的具体应用，主要讨论它在发动机燃烧室、波纹管和压力容器中的应用。

2.1发动机燃烧室

为了更清晰地认识焊接技术在航天工业中的应用，我们主要以某一焊接技术为例，具体阐述各个方面的应用研究[3]。本节以电子束焊接技术为例说明其研究内容。随着科学技术的不断推广，越来越多的先进焊接技术层出不穷。先进的新焊接技术可以有效解决一些旧焊接技术无法解决的问题，如减轻航空航天结构的重量，为飞机发动机综合性能的整体提高做出巨大贡献。在常见的焊接技术中，电子束焊接是一种应用广泛且具有代表性的焊接技术。电子束焊接技术主要应用于以下三个领域[4]。本节主要阐述电子束焊接在发动机燃烧室中的应用，发动机燃烧室是整个航空航天结构的特殊部分。其结构部件均为不锈钢焊接结构和建筑金属，因此在焊接这些部件时，会受到各种理化性能的影响。整个焊接工作难度很大，尤其是焊接接头处，容易产生杂质干扰焊接质量。从物理角度来看，如果接头处存在较大的焊接应力，接头处出现的概率将呈线性上升。如果焊接温度控制不好，电铸层在高温下很容易弱化甚至剥离[5]。值得一提的是，在应用电子束焊接技术时，金属会对这项技术产生磁场效应，所以在使用这项技术之前，首先要做的是及时对电铸金属退磁，使磁场效应最小化。在焊接过程中，对电子束焊机的类型和型号有一定的要求。一般采用高压电子束焊机，以避免焊接时产生过多的热量和变形。

2.2波纹管

在整个航空发动机产品系列中，波纹管总成起着重要的作用，也是电子束焊接技术应用的重要组成部分。从波纹管的性质来看，多层金属波纹管属于发动机的密封件，其优点主要是降低了卡涩现象的发生概率。与其他零件相比，它在焊接工作中更加灵活，这意味着焊接运动的灵活性和质量保证是保证生产的关键。借助电子束焊接技术，可以有效提高波纹管的接头强度，起到非常重要的作用。在尽量减少平行现象发生的基本条件下，焊接的美观程度也可以大大提高。

2.3压力容器

最后，研究了电子束焊接技术在压力容器中的应用。在整个行业中，压力容器的功能和用途主要是储存各种流体介质[6]。可以说，压力容器的质量直接决定了整个空间系统的稳定性。决定压力容器质量的影响因素是电子束焊接技术。航天工业是一个非常复杂的工业系统，系统种类繁多。在推进系统中，燃料储罐和气瓶是关键部件。根据前面的故障分析和总结可以看出，常见故障主要集中在电瓶车的焊接处，所以焊接时一定要特别注意这个地方。在焊接中，常见的应用形式是单面焊双面成型，从设备和工艺的角度来看，可以有效减少和控制焊缝内外表面的缺陷。近年来，气瓶不断升级，复合气瓶中气瓶的数量逐渐增加。

3结论

结合以上，相信读者可以对焊接技术与航天工业的关系有更清晰的认识。两者相辅相成，可分可分，希望这样的分析能帮助读者更深入的理解。

参考文献 
　　[1] 方连军，刘晓娟，高献娟.焊接技术在航空航天工业中的应用[J].中国新技术新产品，2016，  000（001）：9-9. 
　　[2] 赵新乐.电子束焊接技术及其应用[J].魅力中国，  2015（32）：175-175. 
　　[3] 李慧，徐荣正，侯艳喜，国旭明.镁锂合金的焊接技术及其在航天领域的应用[J].热加工工艺，2019，48（1）：1-4. 
　　[4] 张洪玮.铝合金载流搅拌摩擦焊接工艺与接头连接机制研究[D].北京工业大学，2019. 
　　[5] 胡延鹤，张玉兰.论激光焊接技术的研究现状及发展趋势[J].内蒙古煤炭经济，2019（17）：166-167. 
　　[6] 杨洋.超声无损检测技术在金属材料焊接的应用研究[J].大众标准化，2020（6）：70+72. 
　　[7] 申琦，余森，牛金龙，汶斌斌，刘少辉，于振涛.植介入用精细金属丝材及其异质材料焊接技术研究进展[J].材料导报，2019，33（13）：2127-2132.