资源描述
1 航空工业焊接的新趋势 麻省理工学院 帕特里西奥楼门德斯 摘要 : 焊 接 在航空业正经历着令人振奋的发展。广泛应用计算机和改善 设备 和设计新材料塑造的方式焊接，是实施过程和产品正在设计 的主要要方法 。有一种普遍的趋势，减少铆钉在在飞机结构组件 的使用 有一种普遍的趋势 . 扩散焊和激光，电子束焊接是 在 加入材料情况下 使用的 。 军用飞机的电子束焊接在加入钛合金 下使用，并且有扩大趋势 慢慢取代铆钉在大部份机身 上使用 , 航天工业也显示 :航空业界承诺一些新的进程的发展 拌摩擦焊接和变极性等 离子弧焊，这已经被 应用火箭 的 关键 部件 上 , 目前 , 铸件 在 飞机有日益增加的趋势 ,这样 开辟了新的机遇和挑战 . 而 一些进程，包括扩散焊接铝合金和线性摩擦加入叶片盘。似乎并没有得到广泛应用 . 本文侧重于焊接的基础，就其影响的焊接航空组件，以及对趋势的行业 的 预 计 ， 因此是 一项基本的水平。维修焊接，无损检测，钎焊是本 文章讨论的范围。 导言 : 焊接的过程，就是人类一个古老的处理 金属的过程 多数 的时间 ,它一直被视为一个 粗浅 的艺术或施工技术 . 19 世纪推动现代焊接新的 发展 而且发展趋势 比 以往任何时候都要快 . 不同的焊接工艺可以由 不同 强度的热源融合 示了许多重要的趋势当中 , 渗透率衡量的比例，深度 ,宽度（四 /瓦特）焊缝截面的急剧增加与热源强度 有关 。这允许较高的焊接速度 ,使得焊接过程更有效率 . 一个更有效率的过程中 在焊接过程中 需要较少的热输入，从而 形成一个强大的焊缝 . 较小的热源 ,移动速度更快 ,也意味着停留时间在任何特定的点 的时间 大大减少 . 如果停留时间太短， 在 过程中，无法手动控制，必须加以自动化 , 最低的时间，仍然是可以 手动 控制的对应的电弧焊接（约 ） . 因此，他们只能用自动 控制 热源更激烈的 的焊接 . 焊接工艺 在 更加集中热源 的地方 创建一个较小的热影响区（ 形成 较低后焊缝扭曲 力 . 它可以推断 ： 所带来的好处 是 : 更加集中热源 , 资本设备的费用大约 与 强度热源成正比的 . 航空业的特点是 ： 低单位生产，单位成本较高 ，在 营运条件 极其 严重 情况下 ,焊接就十分重要了 , 这些特征对较昂贵的和更集中热源如等离子弧，激光束和电子束焊接作为 焊接 进程的选择 ,是 焊接的关键部件 的重要选择 焊接过程在航空业中的使用 . 摩擦焊接） 在这个过程中，通过机械变形加入金属。 既然没有熔化 ,就 不存在基础的材料熔化 陷 . 这个过程中可以加入铝起落架组件 ,组成了一个比较简单的横截面 . 性摩擦（微动）焊接被认为是由通用电气公司和普惠公司 发明的 一种替代，为制造和修理高温合金盘为喷气发动机 . 虽然没有透露这些进程，他们 也会 演变成商业应用 . 搅拌摩擦（搅拌摩擦焊） 契维语 在 1991年 发明了这一 焊接方法 , 这是一个坚实的 焊接 进程，通过机械变形加入金属 , 2 在这个过程中 ,圆柱 等 工具与异型探头旋转，慢慢地陷入了联合线之间的两块资产负债表或板材，这 样就 对接在一起，这个过程可以焊 接 以前报告铝合金飞机结构 在 使用 . 实力焊缝与弧 相比 是弧 30 或 50 . 在一 些 小热影响区 的地方 ，残余应力，微观结构 也得到了 改 变 . 波音公司出了 1500 万美元的投资在使用搅拌摩擦焊焊接助推器为三角洲的范围 的国家 运载火箭，这是 美国的 第一生产搅拌摩擦焊 的地方 . 1998 年 8 月 , 在德尔塔 次发射一个 使用 搅拌摩火箭 . 这一进程目前正在考虑加入铝 金，如 2005 年，为中央智囊团的航天飞机， 就得到了应用。 钛合金 也有 其他航空用途 . 作为搅拌摩擦焊 的一种 ,为了 更好地 使用 ，它可以取代等离子弧焊（足）和电子束焊接（电子束焊接） ,在一些具体的应用 中用 铝和 用 钛 是有 分 别。 闪光焊 为 是 一种在 熔化 过 程中 , 应用 一对 焊接 接头焊接在短期 的 内弧和压力 而作用的 。这是能够产生强大的焊缝 的 基础材料 . 这个过程可以焊接铝和表面耐高温合金 使用 没有特别准备或屏蔽气体。 它可以 焊接各种 复杂的截面 , 这是用在航空业加入环喷气发动机 ,主要是 出于耐高温合金和挤压铝构件 的作用而考虑的 。 气体金属弧焊 这个过程中，其中一个 是世界上进心 最热门的焊接工艺，因为它的灵活性和低成本是 呆以 广泛使用在航空业 . 缺点是大尺寸的热源 (处理流程， 与如电子束焊接， 运作 ）的焊缝 有着不太好的力学性能 . 这个 过程是 在 主要的焊接工艺用于建造该燃料和氧化剂坦克火箭（ 2219 为第一阶段） , 目前应用在自动焊接的叶片爱国者导弹 上 . 这些叶片 由 一个框架 17-4 超 级 不锈钢组成，其中金属薄板的相同的组成是 此应用程序的好处，从成本 降 低，而 可 靠性 增强。 钨极氩弧焊（氩弧焊） 氩弧焊可以使用比的 激烈的热源 . 因此，它可以产生 较小的 焊缝， 从而降低 的成本。对于大多数结构 ,在 应用这一过程中，不能与其他焊接方法如电子束焊接，激光焊接或等离子弧相 焊接 相单混用 。 氩弧焊是一起使用的 焊接 在 2014 年和 2219 的 铝合金在燃料和氧化剂坦克在土星 v 用 . 梅塞施米特 德国目前使用的 喷嘴延长镍 ，阿丽亚娜发射 也 使用过这种焊接 . 大部分的焊 接主要 表现 在 商用飞机 及 对管道及油管使用 焊接 . 这个过程也可以用在换热器的核心 上 ，喷气发动机百叶窗和排气外壳 上 ，不锈钢和 商业和军事 都得到了使用 . 不锈钢叶片 在 多伦多 也用在 堵塞焊缝 在 爱国者导弹 也得到了使用 . 允许应用到航空焊接结构的组成部分包括弧长控制和救济的应力用散热器在焊接 上 , 这 项技术，是由洛克希德马丁公司 在 土卫六四运载火箭 上使用的 . 它 是一种 通过测量电弧电压 来 测 量 所期望的渗透率 北京航空制造技术研究所 也得到了应用 . 它已用于喷气发动机案件 中的 耐热合金和火箭燃料箱的铝合金。在这方面的技术，散热器步道背后的焊接电弧 就是 这样一种方式，他们的热领域的互动，大大降低了氩弧焊的过程 产生的 残余应力和扭曲 力 . 企图以取代铆由多伦多的焊接迈出皮肤板尚未 成力 ，但由于严重歪曲了 一些问题 . 3 等离子弧焊 使用 之间的 极和熔池（转移弧）或 之间的电极和制约喷嘴（ ） , 如果热强度不够高，这个过程 是不 可以运作， 类似 一个小孔模式， 有人 认为，激光或电子束焊接，虽然与规模较小 但 渗透率最高 . 这个过程是用于焊接的先进的固体火箭发动机 ,使用材料是 惠普 - 9 - 4 - 30 钢 . 其中一个最新的变化， 就是 霍巴特兄弟 将 这个过程 如 变极性等离子弧焊焊接（ 商品化 . 这种变化 在 航空航天工业焊接较厚路段铝合金，特别是为外部燃料箱的航天飞机 得到了使用 是在小孔模式 中进行的 一部分， 是 循环提供了一个阴 极清洗铝工件，而 好 的部分，提供了理想的渗透和熔融金属流 . 测试结果表明，最佳占空比为这个过程中涉及的负序电流 15S 和一个积极的 2电流中 ，一个积极 作用是 :当前 的 30高于负序电流 . 集中供热原因 是为了 明显减少角扭曲 力 . 激光焊接 这个过程 , 优势 是 电子束焊接技术可以提供最集中的热源焊接 , 更高的精度 ,焊缝质量和规模较小的扭曲 . 这个过程是用于焊接喷气发动机部件 ,其由 耐热合金制成，如 光加工燃烧在普惠公司喷气发动机 F - 100 - 22019得到了运用 . 激光焊接将很快取代铆在空中客车 318 飞机 中使用 . 显着的 优点是可以 预期 并 取得的取代铆接接头 的不足 . 铆，估计消费占制造业的 40 左右 . 电子束焊接 如上所述，高强度的电子束产生焊缝与热影响区小， 这个过程中的优势， 电子 束对熔融金属 的对接 已没有问题 . 不过，它需要在真空中运作 . 这一特点 在使用这一 进程 中 ，特别适合焊接钛合金 而 不能焊接在一个开放的气 体中的部件 . 钛合金被广 泛用于军用飞机，因为它重量轻，强度高， 性能在高温下 也较好 . 应用电子束焊接，以焊接钛部 件的军用飞机一直在不断扩大 . 塔员额和机翼部件在 4V 和 斗机 也得到了广泛的应用 . 机翼盒举行可变几何的翅膀，在旋风式战斗机， 如 雄猫 ” 得到了使用 . 在控制系统 中 ,以及在 以及在实施电脑自动化 中有着 显着的差异 . 这项新技术，使连续一通焊缝超过曲线和曲面，并通过不同厚度 来进行 . 波音公司的 F - 22 的关键结构部件 现在用 钛电子束焊接这种方式 来焊接的 . F - 22 是第一 次 飞机在 60 年的特点焊接机 进行的 . 前 的前身用了 铆接铝 最近的应用 的 钛铸件在 F - 22 战斗机 的 焊接 出现了 问题， 因此 延迟开始生产 时间 至少五个月 . 俄罗斯能源火箭 应用电子束焊接建造该氧气和油缸 . 由于庞大真空，是造成当地密封与铁电 产生影响 . 扩散焊 4 这是一个固态焊接 ,在焊接 过程中 在 焊缝所 在处产生 应用的压力，在高温下，该件没有宏观变形或相对 变化 . 航空业是主要用户 是 这个过程已证明 ,超塑成形（ 则钛合金特别有用相结合 . 在这种情况下，复杂的几何形状可以得到在短短 得到应用 . 在某些情况下替代铆接铝构件 ,从而使成本降价 . 传统的制作由 500 紧固件构成的 16 个部分 ,并一起进行 . 有人建议 ，以取代设计，整体加筋所产生的 得到很好的作用 . 应用的 以 减少了原来的铆接的铝材 构件 ，来自 76 个详细的零件和 1000 紧固件，以钛金属版只有 14 个细节和 90 紧固件与总成本可节省 30 左右 . 成功的 刺激了大量的研究与目标，完成了类似的过程与铝 焊接过程 . 和铝钛根本区别是 钛 可以解散其氧化物 而铝不可以 ， 因此 , 剩余氧化氮在界面 形成 铝联合 ,极大地降低了力量的焊接 在焊接中的扩散 . 这个问题已妨碍了 / 的 普遍采用 . 结论 驱动的成本 和重量的 积累 ，技术进步 使得 更换铆钉和紧固件与焊缝 得到紧密的结合 . 在商用飞机 中 ,一些铆接铝构件由 / 的替代品（ / 仍处于试验阶段） 形成了一种趋势 . 在不久的将来，空中客车飞机（ 功能将机身 出现 激光焊接，以在飞机上的 形成 . 展望进一步 ,迈向未来 , 这是有可能 将 搅拌摩擦焊用于对飞机结构组件 的焊接 , 它可以可靠地加入合金系列 等材料 . 变极性等离子弧焊焊接（ ，原本是设计为空间应用可能深入飞机工业入中 的 厚度较厚 的铝。实施计算机控制 使用 电子束焊接钛 合金的应用程序 在过去是不可行的， 制造业等焊接第一次为喷气式战斗机机身 中使用， 电子束焊接钛在未来的军用飞机 的运用 将增加 ，这种 预期 是合理的， 在飞机使用铸件正在增加 ， 这必将带来新的挑战 。 of in 42000, 21N N . 2139, in is of of is is a to of in in to in In is in of In to in of in A of of in up 5 do to of of on on of on in be at a by of is a as as of by of it as an or a of in of an ). be by of ). as of to d/w) of of A in a as . A at a a at If is be be as . be to .3 be a a as . by a at a of is to of as it be . of in is by as as of of in In of is is no as as be a It is of as an of do to 991. It is a In a a is of or as . as in of 0%50% is to of of is by of a in 6 a $15 in SW to of SW in of a I 9993. is of 195 of SW it in in FW is a in a is by of a by of It is of as as or It it is in to of of in is in is ge of to of 2219 . of is in of of of an 7H of is is as as in a it at a as or to 014 219 in in 00 in of on on is in in in of of to 2 of by a 3. 0, V It to by as 1. at It to of of In a in a 7 by to TA of to to a a or If of is in a to of or A AW is 2. is of is of of is by of of In is in of a of a 5ms a -5 a 0 18. as 3. of is of of . in in of to in 18 XX A a a is 4. to be by is to 0% of of As of AZ as . BW it no on it to in a of be in an in of at BW to of i 615 B 0in 14 “ i 6B 5 6). in in of a in BW of 8 B of to s is 0 to a of of in of by at A BW is in of of 7). to of is It is a a by of at no or of is of In be in as 8. of in of FW 9 a of an 6 00 It to by a 20 an 25/800. FW 6 000 to a 4 0 a 0%. 1 a 310 320 in
展开阅读全文