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先进连接技术在航空的发展与未来

发布时间:2021-08-11 15:44:12| |来源:www.gaolihanjie.com

先进连接技术的发展总是不断地从新科技的成果中获得新的起点。20世纪初电弧应用于焊接产生了电弧焊,在造船、汽车、桥梁、航空航天等工业,创造出了许多大型焊接结构,使焊接成为一种重要的连接技术。20世纪中期,电子束、等离子弧、激光束相继问世,高能束连接技术应运而生,其应用如航空发动机的电子束焊接,立即创造出了明显的经济和社会效益。
 

新型材料的出现对连接技术提出了新的课题,成为其发展的重要推动力。许多新材料,如耐热合金、钛合金、陶瓷、金属基/陶瓷基/树脂基/碳-碳复合材料等的连接,特别是异种材料之间的连接,采用通常的焊接方法无法完成,扩散焊、摩擦焊、超塑成形扩散连接、液相扩散焊、活性钎焊、高性能粘接与机械连接等方法应运而生,解决了许多过去无法解决的材料连接问题。
 

新产品、新构件和新器材对连接技术提出了新的要求,促进传统连接技术的不断改进与连接技术的创新,以适应发展的要求,如微连接技术、精密钎焊技术、加活性焊剂的氩弧焊及电弧-激光等复合能源高效焊接技术等。
焊接制造工艺由于其工艺的复杂性,以及对劳动强度、产品质量、批量等要求,使得焊接工艺对于机械化、自动化、智能化的要求极为迫切。目前电子技术、计算机技术、数控及机器人技术的发展为焊接过程的自动化与智能化提供了十分有利的技术基础,并已渗透到焊接各领域中,近20年来,在自动焊接技术方面已取得许多研究与应用成果。
 

在航空飞机、发动机的研制和生产中,焊接技术已经成为主导工艺方法之一,它的进步与发展不仅能减轻飞机、发动机的重量,而且还为航空飞机、发动机结构设计新构思提供技术支持,促进航空飞机、发动机性能的提高。
20世纪60年代以来,国内设计的飞机上采用焊接结构越来越少,飞机厂除增添了几台氩弧焊机(含脉冲氩弧焊)、三相低频或二次整流点缝焊机和个别真空充氩弧焊设备外,三四十年一切如故,车间及设计陈旧不堪,技术水平下降。MD-82飞机的生产除导管感应钎焊和薄板TIG点焊、点缝焊外,其余变化不大。
 

引进苏27的生产权使国内航空界受到极大的震动。其机体的焊接组件部件近千件,涉及的零件近万件,几乎遍及整个飞机机体。重要的承力构件较多地采用了焊接构件,如高强结构钢起落架的电子束焊,钛合金隔框和梁的潜弧焊。2号油箱钛合金下壁板和进气道防护隔栅采用穿透焊,后机身的钛合金蒙皮壁板采用TIG焊和点、缝焊,铝合金、不锈钢、钛合金导管采用TIG焊、感应钎焊(含现场安装感应钎焊)。通过建线及材料国产化阶段的攻关,对俄罗斯的焊接技术已基本掌握;在承力框上正以先进的EBW取代质量较差的潜弧焊工艺,由于免除反复机加工-焊接-热处理的过程,将明显地提高生产效率和降低成本,在该型机的机载设备建线阶段,除常规焊接方法外,还有电子束钎焊、扩散焊、激光焊、真空钎焊、等离子弧焊及凸焊等工艺。
 

国内发动机行业通过多个型号的实践,焊接技术已取得较大的进步,许多新工艺如EBW、IFW、VB、自动氩弧焊、轨迹氩弧焊和弧焊机器人、SPF/DB、PAW及低应力无变形焊接技术等均得到了应用。但是国产材料成分及其状态的控制以及焊接工艺及其流程尚待完善,仍需积累经验和数据,为设计及制造的改进提供依据。