高能束焊接加工与固态连接技术的创新发展-关桥
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高能束焊接技术的发展和应用随着工业自动化和信息化的进一步发展,高能束焊接技术显现出越来越重要的作用。
高能束焊接技术是一种利用能量浓度极高的能流对工件进行加热和熔化,进而实现焊接的技术,它的出现不仅改变了传统焊接方式的过程和结果,也为航空、国防、汽车、电子、冶金等各个领域带来革命性变革。
高能束焊接技术的发展历程可以追溯到20世纪初。
最早的高能束焊接技术应用于X射线管的制造中,然而,由于这种技术受制于物理和材料的限制,所以应用有限。
后来,随着激光技术的引入,高能束焊接技术得以迎来新的发展机遇。
激光是一种能量密度非常高的光束,它具有能量集中、方向性好、调节精度高等优点,成为高能束焊接技术的主要载体。
在激光技术的发展驱动下,高能束焊接技术得以不断优化和完善。
至今,高能束焊接技术已经成为现代工业中最重要的焊接技术之一,包括了激光焊接、电子束焊接、离子束焊接等多种焊接方式。
其中,激光焊接是应用最广泛的高能束焊接技术。
激光高能束能够产生高密度的光束能量,使工件受热的区域快速升温并达到熔化状态。
在这个过程中,激光束对工件的热影响区域非常小,实现了材料局部加热和快速冷却,从而提高了工件的焊接质量和生产效率。
高能束焊接技术的应用范围非常广泛。
在航空航天、汽车制造、电子、国防等一些高端领域,高能束焊接技术得到广泛应用。
在航空领域中,高能束焊接技术被广泛用于飞机、发动机、导弹等各种部件的制造。
在汽车制造中,高能束焊接技术被广泛应用于车身、底盘等工件的制造。
在电子领域中,高能束焊接技术则被广泛应用于集成电路芯片等微小部件的制造。
需要指出的是,尽管高能束焊接技术带来了无限商机,但它仍有一些局限性。
首先,高能束焊接技术对材料的选择较为严格,只能应用于一些特定材料的焊接,对于易氧化材料或高反射性材料等难焊接材料的加工难度相对较大;其次,高能束焊接设备的成本较高,需要对设备进行高起点的投资;最后,高能束焊接技术的专业知识对于工人的要求非常高,需要具备一定的技术水平。
高能束焊接技术的发展和应用高能束焊接技术(EBW)是一种先进的焊接方法,它利用高速电子束来熔化和连接金属材料。
这种焊接技术具有高能量密度、高焊接速度、优质的焊接效果和适用于各种金属材料等优点,因此在航空航天、汽车制造、核工业和电子行业等领域得到了广泛的应用。
本文将从高能束焊接技术的发展历程和原理、应用领域、优势和挑战等方面进行介绍。
一、高能束焊接技术的发展历程和原理高能束焊接技术最早是在20世纪50年代发展起来的,最初是用于核工业和航天航空领域。
1958年,美国杜邦公司开发出了第一台商用的电子束焊接机,这标志着电子束焊接技术开始走向工业化生产。
高能束焊接技术通过电子枪产生高速电子束,电子束击中工件表面时,产生的能量将工件表面瞬间加热到熔化温度,然后通过电子束辐照区域产生高温熔池,从而实现熔化和连接金属材料的目的。
高能束焊接技术的原理是利用高速电子束的能量瞬间加热金属材料,使其熔化并形成熔池,然后利用合适的焊接工艺来实现金属材料的连接。
与传统的焊接方法相比,高能束焊接技术具有能量密度高、焊接速度快、热影响区小、热输入低等优点,因此可以实现高质量的焊接效果。
二、高能束焊接技术的应用领域高能束焊接技术在航空航天、汽车制造、核工业和电子行业等领域得到了广泛的应用。
在航空航天领域,高能束焊接技术被广泛应用于飞机结构件、发动机零部件、航天器壳体等关键部件的焊接,以提高焊接质量和生产效率。
在汽车制造领域,高能束焊接技术通常应用于汽车车身焊接、汽车零部件焊接等工艺环节,以提高焊接强度和减少成本。
在核工业领域,高能束焊接技术被用于核反应堆压力容器、核燃料元件等核设备的焊接,以保证核设备的安全可靠性。
在电子行业领域,高能束焊接技术通常应用于电子器件的微细焊接和包装,以提高器件的性能和可靠性。
高能束焊接技术相对传统焊接方法有很多优势,主要包括以下几点:1. 高能量密度:高能束焊接技术的能量密度很高,可以实现瞬间加热和快速熔化金属材料,从而提高焊接速度和效率。
高能束焊接技术的发展和应用高能束焊接技术是一种现代焊接技术,它采用高能束作为焊接热源,利用高能束的集中能量和高能流密度,将焊接接头迅速加热至熔化温度并实现焊接。
高能束焊接技术包括激光焊接、电子束焊接和等离子焊接等多种形式。
这些焊接技术具有高能量浓度、热输入集中、加热速度快、熔深大、焊接变形小等优点,被广泛应用于航空航天、汽车制造、电子设备等领域。
高能束焊接技术的发展可追溯到20世纪40年代。
当时,电子束焊接技术首次应用于军事工业领域。
随着激光技术和等离子技术的发展,高能束焊接技术的应用范围逐渐扩大。
高能束焊接技术在航空航天领域中的应用十分广泛。
航空航天器的结构件往往需要具备高强度和高精度的特点,而高能束焊接技术能够满足这些要求。
激光焊接技术被应用于喷气发动机涡轮叶片的制造,能够提高制品的性能并保证焊接接头的质量。
电子束焊接技术被广泛应用于轻型航空航天器的生产,能够实现高效率、高质量的焊接,提高产品的可靠性。
在汽车制造领域,高能束焊接技术也发挥了重要作用。
汽车的表面涂层和涂漆往往会影响到其外观和耐腐蚀性能,而高能束焊接技术能够在不破坏基材的情况下,有效地去除涂层。
高能束焊接技术还可以用于汽车零部件的焊接,提高产品的质量和可靠性。
电子设备制造领域也是高能束焊接技术的主要应用领域之一。
电子器件往往需要高精度和高可靠性的连接,而高能束焊接技术能够实现精确的焊接和微小尺寸的焊接接头。
激光焊接技术被广泛应用于集成电路的封装和电子组装的焊接。
高能束焊接技术的发展和应用为现代工业生产带来了许多优势。
它能够实现高效率、高质量的焊接,提高产品的性能和可靠性。
随着科技的不断进步和创新,高能束焊接技术还将继续发展,并在更多领域得到应用。
第十六次全国焊接学术会议开幕式及大会报告日程安排会议时间:2011年10月21日会议地点:江苏科技大学演讲厅大会开幕式9:00-9:30 主持人:何实研究员致词:①理事长致开幕词②中国机械工程学会领导致词③江苏科技大学王自力校长致辞④江苏省机械工程学会吴昌瑞理事长致词颁奖仪式:①中国焊接终身成就奖颁奖仪式②学会特别贡献奖颁奖仪式③中国焊接最佳新人奖颁奖仪式④优秀论文奖颁奖仪式9:30-9:45 休息9:45-11:30 主持人:田志凌教授时间报告人单位题目9:45-10:45 关桥院士北京航空制造工程研究所高能束焊接/加工与固态连接技术的创新发展10:45-11:30 武传松教授山东大学焊接多物理场耦合数值模拟的研究进展与发展动向11:30-13:30 午休13:30-15:00 主持人:吴毅雄教授13:30-14:15 王敏教授上海交通大学高新压力焊技术现状及发展14:15-15:00 韩永馗高级工程师哈尔滨焊接研究所大厚度钢材热切割技术与装备发展现状15:00-15:15 休息15:15- 16:45 主持人:薛振奎研究员15:15-16:00 都东教授清华大学X射线动态图像处理与焊缝缺陷自动检测16:00-16:45 陈善本教授上海交通大学焊接智能化技术及其应用研究第十六次全国焊接学术会议——压力焊分会场会议日程时间:2011年10月22日地点:综合实验楼4层材料学院大会议室8:30-11:40 致辞及论文交流主持人:王敏曹彪序号时间报告人单位报告题目1 8:40-8:50 陈建平上海梅达焊接设备有限公司特邀报告——主题:电阻焊机及控制器2 8:50-9:00 刘会杰哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室特邀报告——主题:搅拌摩擦焊技术3 9:00-9:10 张勇西北工业大学材料学院点焊逆变电源的恒峰值电流控制4 9:10-9:20 邱然锋河南科技大学材料科学与工程学院铝合金与不锈钢电阻点焊接头组织与性能5 9:20-9:30 郑浩上海梅达焊接设备有限公司中频逆变焊机阻焊性能分析6 9:30-9:40 赵越中国海洋大学材料科学与工程研究院铜铝套管挤压电阻焊接原理及微观结构分析7 9:40-9:50 于洋北京工业大学基于响应面法的TC3钛合金点焊工艺参数优化8 9:50-10:00 陈科上海交通大学先进材料研究中心搅拌针偏镁对铝镁异种材料间搅拌摩擦焊接接头性能的影响10:00-10:10 休息9 10:10-10:20 代野西北工业大学材料学院根部未焊合对AZ31B镁合金搅拌摩擦焊接头影响10 10:20-10:30 杜随更西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室摩擦焊机液压辅助系统能耗分析11 10:30-10:40 赵月清华大学机械工程系Fe-36wt%Ni合金搅拌摩擦焊接头组织与性能的改善12 10:40-10:50 白景彬航天一院211厂2219铝合金搅拌摩擦焊接头组织与力学性能的不均匀性13 10:50-11:00 薛鹏中国科学院金属研究所铝-铜异种金属薄板的搅拌摩擦焊14 11:00-11:10 易翔上海航天设备制造总厂5A06铝合金双动环摩擦点焊工艺研究15 11:10-11:20 崔凡上海航天设备制造总厂刚性动支撑搅拌摩擦焊工艺研究16 11:20-11:30 姚君山上海航天设备制造总厂搅拌摩擦焊接头隧道类缺陷等强补焊工艺研究17 11:30-11:40 陶博浩北京工业大学材料科学与工程学院工业试制冷轧DP600双相钢点焊工艺研究13:30-15:30 论文交流主持人:周军刘会杰18 13:30-13:40 张华北京科技大学材料学院2A97铝锂合金搅拌摩擦焊研究19 13:40-13:50 李博南京航空航天大学材料科学与技术学院2219-T6铝合金FSW叠焊焊缝Al2Cu颗粒异常粗化现象的形成机制20 13:50-14:00 张建武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室MB2/LY12异种金属真空扩散焊及界面组织21 14:00-14:10 沈以赴南京航空航天大学材料科学与技术学院基于钨表面双辉等离子渗镍预合金化的W-Cu瞬时液相扩散连接22 14:10-14:20 计红军哈尔滨工业大学深圳研究生院精密部件的超声辅助电阻钎焊方法23 14:20-14:30 王林北京航空航天大学碳碳复合材料与镍基高温合金K24的钎焊研究24 14:30-14:40 韩立军一汽大众汽车有限公司超高强钢与低合金钢激光拼焊接头性能研究25 14:40-14:50 陈树君北京工业大学铝合金与不锈钢磁脉冲焊接初探26 14:50-15:00 张柯柯河南科技大学电场作用下1.6%C-UHCS/40Cr钢超塑焊接头组织分析27 15:00-15:10 王娟山东大学Mo-Cu合金与不锈钢真空钎焊接头组织特征28 15:10-15:20 陈少平太原理工大学梯度金属陶瓷(TiC)pNi与Ti电场燃烧扩散连接界面组织及性能29 15:20-15:30 杨景卫华南理工大学基于DSP控制超声金属焊接电源的研究15:30-17:30第九届压力焊专委会成立暨全体会议主持人:王敏教授1、宣布第九届压力焊专业委员会组成及委员名单,并颁发证书;2、第八届压力焊专业委员会主任、第九届压力焊委员会名誉主任赵熹华教授讲话;3、第九届压力焊专委会工作规划讨论。
阐述我国焊接生产应用现状及发展趋势1、焊接技术的发展特点焊接技术是制造业中的基础工艺之一,虽然焊接技术的发展时间不长,但是技术却已经很成熟了。
目前常见的焊接技术多种多样,如逆变焊接技术、高速高效气体焊接、二氧化碳焊接设备、短路过渡技术、多丝焊接技术、激光焊接技术等,这些方法为焊接技术的发展指明了方向,并且在交通、机械、能源、化工、电子、石油、航空等多个领域都得到了良好的应用。
因此,焊接技术渗透于现代的科学技术的各个方面,促进了工业经的发展。
2、我国焊接生产的现状市场经济的不断发展催生了制造业的蓬勃兴起和发展,焊接技术因其生产成本低,效率高及市场反应迅速等优点,越来越受到焊接生产企业的重视。
随着现代智能技术,信息处理技术,传感技术,高性能CPU 芯片等高新技术的运用,使焊接技术取得了现代化的长足进步。
目前包括今后几十年内,钢材将是我国的主要结构材料。
2004 年,我国的钢产量突破2 亿吨,成为世界最大的钢材生产消费国。
钢材作为一种结构材料,若转变为具有给定功能的产品,须经过一定的加工技术。
焊接技术因其自身重量轻便,成本低,生产周期短等市场发展优点,应用范围逐步扩大。
2004年,用焊接加工的钢材问题突破1 亿吨,跻身世界焊接大国。
为了使焊接技术应用范围进一步扩大,完成更多重要产品的焊接任务,在近几十年内,我国先后自主研发了一系列焊接技术,设备及材料,国外应用成熟的焊接技术和设备在我国虽应用范围和广度不同,但均有不同层度的运用。
如激光焊接,激光切割,数控切割,机器人焊接,STT 焊接电源等技术设备已在我国制造业中不同程度采用。
3、我国焊接技术在各个领域中的应用3.1 船舶工业中的应用高效焊接技术在船舶制造工业中具有至关重要的地位,高效焊接技术是一项专业性、技术性很强的系统工程,尤其是二氧化碳气体有效的保护半自动焊接技术的应用率达到60%-65%,高效焊接技术成为我国船舶制造工业中的关键技术之一。
现阶段先进的船舶焊接技术是保证船舶制造质量、缩短船舶制造工期、降低船舶制造成本、提高船舶制造效率的有效途径,也可以有效地提高企业的经济效益。
浅谈我国的焊接技术现状及其发展摘要:焊接技术是现代制造业最常用的材料成形和加工技术,对于我国焊接制造技术的发展现状进行研究,特别是加快对焊接热过程、焊接冶金学、焊接残余应力与变形等方面的数值模拟研究,以深入分析焊接过程中复杂的物理及化学现象,从而提高焊接生产效率。
为此,本文对焊接技术现状及取得的最新科技进展进行分析及总结,并浅谈未来我国焊接技术的发展趋势。
关键词:焊接焊接材料无铅焊料高能束流焊接数值模拟焊接自动化21世纪在基础结构材料发展中,钢铁仍然是占主导地位的基础材料。
焊接技术作为现代制造业最重要的加工与成形技术之一,随着焊接能源的不断创新与发展,其焊接方式与焊接工艺也实现了较快的发展与提高,如广泛采用的热、光、电、机械、化学、声等能源,借助于热力学、力学、以及冶金学的相互作用,逐步衍生出独具特色的焊接物理、焊接冶金学等学科,并推动了焊接制造技术、焊接材料、以及焊接结构工程的快速发展。
一、我国当前焊接技术的发展现状随着钢铁材料性能的不断提升,焊接用钢向高纯度、轻质化、高强化、微合金化的方向发展,与之对应的焊接材料却难以满足焊接冶金理论的发展,传统的焊接评价方式已经落后,尤其是在电子电气产品的生产中,weee、rohs指令的生效,对无铅替代钎料的技术挑战,迫切需要我国加大对无铅元器件制造、无铅产品装备及制造工艺等方面的研究。
同时,对铝、镁、钛等轻质材料的不断应用,扩散焊、高频焊及摩擦焊等非熔性焊接技术、钎焊、高能束流焊接技术也获得了快速发展。
焊接技术的自动化水平已经成为提高焊接效率和提升焊接质量的重要途径,特别是在航天航空业、重机制造业、核电工程业等领域,焊接机器人以其成熟的自动化控制技术,实现了对焊接过程中综合利用电弧焊、压焊、钎焊等技术的检测和控制,从而能够敏锐地在捕捉焊接特征信号的基础上,实现直接焊接操作。
为了实现对焊接过程中复杂物理化学焊接过程的模拟和仿真,利用计算机技术和仿真技术,来实现对焊接热过程、焊接冶金过程中的应力变形进行分析,从而科学预测焊缝组织与焊接结构的残余应力及变形参数,从而推动焊接理论的发展。
高能束焊接技术的发展和应用随着制造业的不断发展,高能束焊接技术逐渐成为一种越来越重要的工艺。
高能束焊接技术是一种利用高能量的电子、光子或离子束来完成焊接、切割和表面改性等工艺的技术。
它具有焊接速度快、能量密度高、变形小等优点,被广泛应用于航空航天、汽车制造、电子工业、医疗器械等领域。
高能束焊接技术的发展可以追溯到上世纪五十年代,当时主要应用于核工业领域。
随着国际间高能束技术的研究交流,高能束技术也逐渐得到了广泛的应用和发展。
在航空航天领域,高能束焊接技术可以用来制造航天器发动机、飞行器发动机喷气喉等重要部件。
在船舶制造领域,高能束焊接技术可以大幅缩短船体建造周期,提高船体质量和疲劳寿命。
在汽车制造领域,高能束焊接技术可以用来制造汽车车身和发动机等部件。
在电子工业领域,高能束焊接技术可以用来制造电子元器件、太阳能电池板等产品。
在医疗器械领域,高能束技术可以用来制造医疗器械的金属部件。
高能束技术的原理是利用高能量的电子、光子或离子束来加热和熔化工件表面,在保持焊接部位几乎不变形的同时完成焊接。
高能束焊接技术的能量密度极高,可以达到几千万到几亿焦/毫米,因此可以在很短的时间内完成焊接过程。
高能束焊接技术通常包括电子束焊、激光焊和离子束焊三种。
在这三种方法中,激光焊是应用最广泛的一种方法。
激光焊接可以完成多种材料的焊接,包括金属、塑料、玻璃等。
高能束焊接技术的应用带来了许多好处:首先,高能束焊接技术可以大大缩短制造周期和提高生产效率。
其次,在高能束焊接技术中,焊接区域的热影响区较小,因此可以减少材料的变形。
此外,高能束焊接技术还可以提高焊缝的质量,减少焊接缺陷和气孔等缺陷的产生。
然而,高能束焊接技术也存在一些局限性,例如高能束焊接设备的成本较高,操作难度较大,需要高技能人才进行操作等。
此外,大多数高能束焊接技术对材料的要求较高,材料的种类、大小等要求比较严格。
综上所述,高能束焊接技术是一种极具发展潜力的技术。
高能束流焊接技术的发展及其在航空领域的应用摘要:高能束流焊接技术是指利用高能束流轰击焊件接缝所产生的热量,迅速熔化金属而完成焊接的熔焊方法,具有高焊速、大深宽比、小变形、高效等特点,适合精密焊接,能解决特殊结构和难熔材料的焊接问题,可焊接钢、铝、钛及难熔、易氧化金属。
现已用于飞机机身、坦克传动系统等产品的焊接。
关键词:航空领域;高能束流焊接;发展;应用一、高能束流焊接技术应用及发展趋势高能束焊接在提高材料利用率、减轻钛合金结构重量、降低成本方面独具优势,这使得以高能束流为热源的先进焊接技术—电子束焊接、激光焊接、激光复合热源焊接技术成为航空整体结构连接制造的发展趋势,应用范围也逐渐扩大。
国际先进航空制造公司空客、波音、洛克希德•马丁、Eclipse 等在军民机制造中,都相继采用电子束焊接、激光焊接技术作为飞机结构的连接方法。
电子束焊接是制造飞机主、次承力结构件和机翼骨架的必选技术,也是衡量飞机制造水平的一把标尺,如美国F-14战机钛合金中央翼盒、F-22战机后机身钛合金梁、机翼梁、A380的发动机钛合金托架均为电子束焊接。
此外,电子束焊接也是航空发动机制造的关键技术之一,如:发动机机匣、压气机整体叶盘、涡轮、燃烧室等部件的焊接。
而激光焊接则是实现大尺寸、薄壁机身结构件焊接的优选方案,具有焊接效率高、变形小、接头质量高等优点。
如空中客车公司在A380机身壁板上的首次成功应用激光焊接技术,与铆接结构相比,其减重约18%,降低成本约21.4%~24.3%。
另外,激光焊接在发动机部件焊接与修复上也有重要应用,激光焊接修复技术利于近净成形,减少裂纹产生,已应用的有航空发动机涡轮叶片、导向叶片和气路封严系统的零部件,如:欧盟第六框架研究项目AROSATEC就开展了压气机定子与叶栅、高压和低压叶片出口与盖板连接,以及涡轮机匣的激光焊接技术研究。
美国通用电气公司成功地完成了喷气发动机的导流板和导向叶片的激光焊接组装,有效地解决了镍基合金小型零件激光焊接变形与裂纹等问题。
高能束焊接技术的发展和应用高能束焊接技术是一种高效、高精度的焊接方法,它利用高能束作为热源,将工件上的两个或多个金属材料焊接在一起。
随着工业技术的不断发展,高能束焊接技术在航空航天、汽车制造、电子器件制造等领域得到了广泛应用。
本文将就高能束焊接技术的发展历程、工作原理和应用前景进行介绍。
一、高能束焊接技术的发展历程高能束焊接技术的发展可以追溯到20世纪40年代,当时人们开始尝试利用电子束、激光束和等离子束等高能源来进行焊接。
20世纪60年代,随着激光技术的进步,激光束焊接技术逐渐成熟,取得了一系列重要进展。
1970年代,电子束焊接技术也得到了快速发展,成为了航空航天领域、核能工程领域最主要的焊接方法之一。
随着科学技术的不断进步,高能束焊接技术变得更加精确、高效,应用领域也不断扩大。
二、高能束焊接技术的工作原理高能束焊接技术是利用高能束的热源对工件进行加热,使其达到熔化状态,然后将两个或多个工件进行熔汇从而实现焊接。
根据高能束的种类不同,高能束焊接技术又可分为激光束焊接、电子束焊接和等离子束焊接。
激光束焊接是指利用激光器产生的激光束对工件进行加热,通过激光束的高能量密度,将工件表面局部加热至熔化状态,然后使两个或多个工件在熔融态时迅速相互融合,从而完成焊接。
激光束焊接技术由于其高能量密度、热输入小、热影响区小等特点,逐渐成为了航空航天、汽车制造、电子器件制造等领域的主要焊接方法。
电子束焊接则是利用电子发射器产生的电子束对工件进行加热,在高能电子束的作用下,工件表面的金属被迅速加热至熔点,然后实现焊接。
电子束焊接技术由于其高能量密度、焊接速度快等特点,被广泛应用于核能工程、宇航工程、航空制造等高端领域。
等离子束焊接是一种利用等离子束对材料进行加热的焊接方法,通常利用等离子束切割机产生的等离子束对工件进行加热,然后实现焊接。
等离子束焊接技术由于其对材料的热输入小、热影响区小等特点,被广泛应用于微电子器件制造、微细连接技术等领域。
文献综述报告飞机起落架的焊接工艺专业班级:材料成型及控制工程061班学生姓名:1 研究意义:起落架是供飞机起飞、着陆时在地面上滑跑、滑行停放用的。
起落架系统是飞机的关键部件之一,其工作性能直接影响到飞机起飞、着陆性能与飞行安全。
在现代飞机起落架的各个工作部件中,收放机构在使用中发生失效的概率高达34.4%。
因此,开展起落架收放系统的研究具有重大意义。
1.1飞机起落架的主要任务飞机起落架的三个主要任务:一.把飞机停放在地面。
二.起飞及着陆时提供稳定的支持。
三.着陆时减震。
飞机的飞行性能还是很重要的。
飞机的飞行性能比在地面的性能重要的多。
有人尝试过不使用起落架,直接用机腹在航母甲板上着陆。
很不幸,这个试验暂未完成成功。
我们看到,有各种各样的起落架,每一种都有它自己的优缺点。
实用中,需要根据飞机及外界环境,综合优缺点考虑来进行选择。
在保障安全的前提下,最简单的、最小的、最轻的、最便宜的方案是比较好的选择。
分析现在的飞机,就是按照上面的说法设计起落架的。
如:重量更轻、简洁的结构、更小的阻力、收放式。
2 航空焊接技术的国内外发展现状随着飞机、发动机对减重、提高性能的需要,先进焊接技术将起着越来越重要的作用。
新材料、新结构、新工艺的有机结合,使得焊接技术将成为航空制造领域的主导技术之一,今后的发展应是新的焊接方法扩大应用,传统焊接技术升级换代,建立和完善焊接数据库,推进焊接数字化。
先进焊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。
高能束焊接/加工与固态连接技术的创新发展
关 桥
北京航空制造工程研究所
摘要:半个世纪以来,航空特种焊接/连接技术发展和应用的大趋势表明:高能束(激光束、电子束)焊接/加工技术在各类金属材料熔化焊接方法的发展中独占鳌头;而固态连接技术的创新性发展,也正在解决着航空制造工程中新出现的焊接技术难题,诸如:
⑴激光焊接铝合金、钛合金机身整体带筋壁板,取代铆接结构,减轻重量、降低成本;
⑵电子束焊接Ti合金飞机框、梁主要承力结构件以及高性能涡扇喷气发动机的关键部件;
⑶超塑成形/扩散连接技术用于制造钛合金夹层壁板结构和涡扇喷气发动机大型宽弦空心叶片,对
飞行器结构的设计与制造带来新的创新理念;
⑷线性摩擦焊用于先进涡扇喷气发动机叶盘等核心部件的制造已崭露头角, 减轻重量、实现高推重
比;
⑸搅拌摩擦焊技术用于飞行器大型铝合金整体结构和带筋壁板的制造更是如日中天;
⑹过渡液相(TLP)钎焊/扩散连接技术正在定向凝固、单晶和金属间化合物高温涡轮叶片与发散气
冷结构的制造中突破着传统钎焊技术的局限;
⑺扩散焊接/连接技术正在为新型结构的设计/制造开拓前景,同时也为新材料的制备、金属基复合
材料的纤维界面反应提供科学技术支撑;
⑻基于高能束加工(堆焊、喷焊)原理的增量制造技术,如激光(喷粉)、电子束(添丝)快速原形制
造和近净成形等新方法,也在一定的研制生产环境中与传统的大余量锻件毛坯切削加工的制造形成竞争态势;
⑼高能束特种加工(毛化、雕刻)的创新发展,为复合材料与金属材料等异种材料构件的可靠连接
提供了新途径;
⑽航空板壳焊接整体结构件的焊接应力与变形控制技术依然是飞行器制造工程中技术创新发展的命题之一。
一大批新兴的特种焊接/连接/加工制造技术集群和产业正在形成。
诸如:高能束流:电子束、激光束焊接/加工制造技术产业;高能束增量制造技术产业;以及固态焊接/连接制造技术产业:扩散焊、过渡液相连接、超塑成形/扩散连接技术产业、线性摩擦焊、搅拌摩擦焊接技术产业等。
这些新兴产业萌芽并根植于航空工业,并力挺诸多行业焊接技术的进步与发展,在航天、造船、兵器、电子、汽车、能源电力与核能、轨道交通、机械与装备制造等领域已得到广泛而卓有成效的应用。
必须大幅提升我国焊接科技自主创新的发展能力与水平,加强技术基础研究与多学科交融的创新发展,为建设创新型国家而不懈努力。