先进焊接技术在航空制造中的应用
高钧
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高钧,. 先进焊接技术在航空制造中的应用[J]. 中国航空航天科学,2021.9. DOI:10.12721/ccn.2021.157082.
摘要:
在航空制造中重要的连接技术之一便是焊接技术,这项技术在一定程度上促使航空制造业朝着良好的方向发展,同时使用此项技术还能达到飞机减重的目标,因此在航空制造中的地位越来越重要,已经成为了飞机制造中的关键技术之一。同时焊接技术也在朝着良好的方向发展,技术得到了不断的完善,在设计新型先进飞机的结构中发挥了重要的作用,因此在本篇文章中主要研究了先进焊接技术在航空制造中的应用。
关键词: 焊接技术航空制造应用
DOI:10.12721/ccn.2021.157082
基金资助:

我国在不断的推进先进飞机的研究计划,这便给焊接技术发展提供了契机,使用焊接技术可以在一定程度上解决航空制造中的技术关键问题,就比如说可以在一定程度上对结构重量进行减轻,还能在一定程度上对结构的性能进行提升。

一、航空制造中常见的焊接技术

1.1电子束焊技术

电子束焊技术主要是指在真空的条件下,将高速电子流聚焦后对准工件进行焊接工作,借助电子束中的热能融合金属工件,电子束焊技术和其他的焊接技术相比较而言优点是比较多的,在航空制造的过程中应用电子束焊技术能够在一定程度上对飞机的质量进行提升,这种技术使得飞机的发动机能够制造的更加精密,同时也能减轻很多零件的重量,还能焊接一些加工比较困难的零件材料,因此电子束焊技术已经成为了航空制造业中主流技术。

1.2搅拌摩擦焊技术

搅拌摩擦焊接技术是在1991年英国焊接研究所所研发出来的焊接技术,这项技术一被发明出来便快速的传播开来,这项技术主要是借助一种非耗损的搅拌头进行高速的旋转,然后将这个搅拌头压入焊接界面,借助高速的摩擦从而使得焊接界面产生热塑性,压力以及搅拌头轴肩推力的作用下焊接起来。这项技术的优点是比较突出的,第一,在焊接的过程中不需要任何其他的材料。第二在焊接的过程中不会出现材料的飞溅情况。第三使用这项技术不需要气体保护。第四,这种技术对于零件的损伤是比较小的。第五,这种技术更符合当代所追求的绿色环保目标,因此在未来的航空制造业中搅拌摩擦焊接技术是有很大的发展前景的。

1.3气体保护焊接技术

我们把气体保护连接技术又称之为气体保护焊,这项技术主要是在气体的保护下,加热母材,使之到熔点以下,施加压力给多个零件的表面,从而这些零件就会产生微观塑性变形,最终将这些零件焊接到一起。这项技术也是有其自身的优势的,使用这项技术一次性可以焊接多个接头,同时所焊接出来的零件的接头质量是比较好的,不会产生很大的形变。除此之外,使用气体保护焊接技术焊接之后就不需要再次进行加工。正是由于这项技术这些突出的优点,这项技术已经得到了大面积的应用,尤其是在直升飞机的夹层风扇叶片以及起落架中的应用等等零件的生产制造过程中应用较多。因此我们可以在航空制造业中使用这项技术来减轻飞行器的重量,提升发动机的质量,相信在不久的将来,这项技术会促使我国的航空工业朝着良好的方向发展。

二、焊接技术在航空制造业中的应用

我国的科学技术正处于一个蓬勃的发展时期,在这个时期下焊接技术也在不断的研究创新,因此便研发出来了各种各样的焊接技术,使用焊接技术可以对飞机结构的重量进行减轻,还可以对提升发动机综合性能以及整体性能发挥巨大的作用,目前航空工业中比较先进的一种焊接技术便是搅拌摩擦焊接技术,因此,我就以搅拌摩擦焊接的应用技术为例去分析焊接技术在航空工业制造中的应用。

2.1搅拌摩擦焊接技术的原理

搅拌摩擦焊接技术是有其自身非常突出的优势的,第一,这项技术易于达到工程化的目标。第二,这项技术的自动化程度是比较高的。第三,使用这项技术焊接出来的零件质量是比较稳定的。因此这项技术一被发明出来,便广泛的应用在工业制造界中。这项技术的原理主要是借助搅拌针以及搅拌头在动力的驱动下旋转着插入被焊接的材料来完成焊接工作的。

2.2搅拌摩擦焊接技术的优势和潜在的技术推动力

目前在世界工业领域得到了飞速发展和大规模推广应用的技术,便是搅拌摩擦焊接技术,这是因为这项技术是由非常突出的优点的,同时还存在着相应的技术推动力,而这两点主要表现在以下的四个方面。第一个方面是这项技术完美的解决了传统的焊接技术以及电子束焊等等先进焊接技术在焊接铝合金过程中出现的问题,尤其是对一些高强度的铝合金更具效果,这是因为其他的焊接技术都不能从本质上解决焊接气孔的问题,也不能解决裂纹以及焊后应力腐蚀裂纹等等问题,就给航空制造业带来了很大的挑战,搅拌摩擦焊接技术的出现便完美的解决了这项问题。第二这项技术可以对产品的质量和性能进行大幅度的提升,原来的焊接技术所得到的焊接接头大部分是铸态组织,而使用此项技术所得到的焊接接头是锻造组织,得到的焊接接头的形变是比较小的,可以对焊接质量的稳定性进行保障,从而就对产品的质量和性能进行了提升。第三使用这项技术是不会对环境产生影响的,因为此项技术是绿色无污染的,在生产的过程中不需要添加任何的保护气,而且也不会产生烟雾,同时还不会产生辐射,是真正意义上的无污染焊接技术,将搅拌摩擦焊接技术应用到航空制造中,还能对焊接的成本和费用进行降低,同时这项焊接技术的自动化程度是比较高的,在焊接的过程中所涉及到的人为因素是比较少的,而且比较好操作,所以在航空制造中使用这项技术技能对生产的效率进行提升,还能对焊接质量稳定性进行提升。第四这项技术是固相连接技术,可以将同种材料焊接到一起,也可以把不同种材料连接到一起,就比如说可以把铝和铜焊接在一起,因此使用这项技术就可以设计出新的工业产品。

三、总结

目前在我国航空制造业中,广泛的使用了各种新型焊接技术,这在一定程度上对航空中各类零部件的制造加工流程进行了简化,同时还节省了一部分的生产材料,对制造的成本进行了降低,而且这种新型的焊接技术还能够对生产的效率进行提升,选择恰当的焊接技术,还能够对飞机的重量进行降低,从而促使飞机的整体性能得到大幅度的提升,因此在本篇文章中首先介绍了航空制造中常见的焊接技术。其次以搅拌摩擦焊接技术为例,分析了焊接技术在航空工业制造中的应用,通信通过不断的努力我国的航空制造业定能朝着良好的方向发展。

【参考文献】

[1]崔龄元.初探先进焊接技术在航空航天领域中的应用[J].科技资讯.2017(12).

[2]董宝明.郭德伦.张田仓.钛合金焊接结构在先进飞机中的应用及发展[J].航空材料学报.2018(09).

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