电子束焊接技术的发展和研究现状

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航空发动机制造的电子束焊接技术分析

航空发动机制造的电子束焊接技术分析

航空发动机制造的电子束焊接技术分析
电子束焊接技术是利用电子束和工件产生的热量将工件加热至熔化状态,并通过热流实现工件的焊接。

其工作原理可分为两个关键步骤:电子束的发射和工件的加热。

通过电子枪将高速电子束聚焦成为一束高能电子束,形成电子束束流;然后,该束流瞄准工件焊接点,电子束在工件表面形成一个热源区,使工件局部区域加热至熔化,从而实现焊接。

与传统焊接技术相比,电子束焊接技术具有以下几个优势:
1. 焊缝质量高:电子束焊接过程中,电子束的能量调节精确,能够实现精密焊接。

焊缝深度可以通过调节电子束的能量来控制,同时也可以控制焊缝的宽度和形状,保证焊接质量。

2. 焊接速度快:由于电子束焊接过程是在真空环境中进行的,没有传热和传质的问题,焊接速度较快。

在航空发动机制造中,焊接速度的提高可以提高生产效率和降低生产成本。

3. 热影响区小:电子束焊接过程中,焊接区域的热输入非常短暂,并且只发生在局部区域,因此热影响区较小。

这使得电子束焊接适用于焊接高温合金等对热敏性要求较高的材料。

电子束焊接技术也存在一些挑战和限制:
1. 设备成本高:电子束焊接设备的制造和维护成本较高,对于中小型企业来说,投资电子束焊接设备可能会造成较大的经济压力。

2. 针对不同材料需要调整参数:不同材料的焊接特性不同,需要调整焊接参数以达到最佳焊接效果。

这需要对材料性质的了解和实验室测试,增加了工艺开发的难度和复杂性。

3. 操作技术要求高:电子束焊接技术需要专业的操作人员进行控制和调试,操作技术要求较高。

对于一些小型企业来说,招聘并培训符合要求的操作人员可能会面临困难。

高能束焊接技术的发展和应用

高能束焊接技术的发展和应用

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

高能束焊接技术的发展和应用

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。

电子束焊接技术研究与应用

电子束焊接技术研究与应用

电子束焊接技术研究与应用随着工业的发展,焊接技术已经成为各行各业中不可或缺的一项技术。

而电子束焊接技术作为现代高新技术的代表之一,因其高效、高质、高稳定性等优点,已被广泛应用于飞航航空、船舶、化工、医疗器械、精密仪器等高科技行业。

本文将探讨电子束焊接技术的研究和应用。

一、电子束焊接技术的基本原理电子束焊接技术是一种将电子束在低压和真空的情况下进行的高速能量材料处理。

在电子束的作用下,焊材在极短时间内被快速加热并熔化,形成一道焊缝。

基本原理是通过高能电子束的能量转化为焊接材料内部的热能,使其熔化,并通过流动的铁水消除焊接材料中的气孔,从而实现焊接。

二、电子束焊接技术的优点与其他传统的焊接方式相比,电子束焊接技术具有以下几个优点:1. 焊接区域不受热影响区的影响,能够焊接极薄的材料。

2. 焊缝的孔洞率较低,焊接质量高。

3. 电子束焊接过程中,不需要添加任何助焊剂,无需后续清洗和处理焊渣等。

4. 可以实现对不同材料不同厚度的焊接并达到很高的焊接效率。

5. 由于焊接时使用的是真空环境,所以焊接零件表面的污染和氧化问题得到很好的解决,从而减少了热裂问题的产生。

三、电子束焊接技术的应用电子束焊接技术在精密结构的制造、高精度零件的加工等领域有了广泛的应用。

下面将从飞航航空、船舶、医疗器械等方面来介绍其应用:1. 飞航航空电子束焊接技术在飞航航空领域具有重要的应用价值。

早在上世纪60年代初,美国就已成功实现了航空发动机涡轮叶片的电子束焊接,并将其广泛应用。

目前,国内外的航空航天领域中,电子束焊接技术已经为创新提供了新的技术保障。

2. 船舶电子束焊接技术在造船领域有着广泛的应用。

船体结构件是船用焊接加工中最困难的焊接部位之一,特别是在船体的局部加强部位,常常需要进行多角度的焊接。

电子束焊接通过其高度的控制能力,可以有效保证焊接质量,并且减轻了焊接环境和操作者的安全风险。

3. 医疗器械电子束焊接技术在医疗器械领域中的应用,主要用于制造一些耐高压、耐高温、各种特殊环境下使用的设备。

电子束.doc

电子束.doc

1.1电子束焊接热过程的数值模拟研究现状经过百余年的发展,焊接已经逐步发展成为一门融冶金、机械、电工电子、力学等学科为一体的独立学科,但是在长期的发展中大都依靠长期积累的生产经验来解决生产中的实际问题,这种方法不仅费时费力,而且使生产成本大大增加。

随着科技的进步,计算科学的发展,数值模拟技术正在工程实际中发挥着不可估量的作用。

一旦焊接过程中的各种现象能够采用计算机来模拟,我们就可以通过计算机来优化设计焊接各种结构和材料时的设计、工艺方法和焊接规范。

通过数值模拟来分析焊接过程,再加上少量的实验来验证数值模拟在焊接中的正确性,此后就可以通过数值模拟来选取合适的焊接规范,从而避免大量的实验工作来确定合理的焊接工艺。

因此数值模拟标志着使包括焊接在内的热加工工艺研究从“定性”走向“定量”,从“经验”走向“科学”。

焊接数值模拟实际上就是通过设定合适的假设,建立简化的物理模型和控制方程,来描述焊接过程中各种复杂的现象(传热、传质、相变、应力和变形等),最终采用分析或者数值方法来求解控制方程的解,从而对焊接过程进行定量分析。

经过几十年的发展,开发出的数值解法主要有:差分法、有限元法、数值积分法、蒙特卡洛法等,其中有限元法是适应使用计算机而发展起来的一种比较有效的数值方法,因而在焊接数值模拟中发展和应用最为广泛。

目前,焊接数值模拟几乎已经遍及各个焊接领域,主要的研究内容有:(1)焊接热传导分析;(2)焊接熔池流体动力学;(3)电弧物理;(4)焊接冶金和焊接接头组织性能的预测;(5)焊接应力与变形;(6)焊接过程中的氢扩散;(7)激光焊、瞬态液相焊接等特殊焊接过程的数值分析;(8)焊接接头的力学行为。

焊接数值模拟中经常遇到的问题、物理现象和数值分析方法如表1-1所示[8]。

表1-1 焊接数值模拟的问题和数值方法[8]问题物理现象数值方法热源电磁差分法熔池传热与传质有限元法凝固相变数值积分法金相组织化学反应蒙特卡洛法残余应力扩散—焊接变形弹塑性,蠕变—裂缝失效—焊接结构强度断裂—1.1.1电子束焊接温度场数值模拟的研究现状焊接热过程的数值分析起源于20世纪40年代。

我国焊接生产现状与焊接技术的发展

我国焊接生产现状与焊接技术的发展

我国焊接生产现状与焊接技术的发展一、我国焊接生产现状目前,我国焊接生产一直处于稳步增长的状态。

据统计数据显示,我国焊接设备市场规模持续扩大,预计未来几年仍将维持较高的增长速度。

随着制造业的快速发展,焊接设备的需求量也在不断增加。

在国家政策的支持下,我国焊接行业发展迅速,取得了显著的成就。

我国焊接生产技术水平逐渐提高,一些高端焊接设备逐渐取代传统设备,使焊接效率和质量得到了大幅提升。

一些先进的焊接工艺和技术也在我国得到了广泛应用,为我国焊接行业的发展提供了强大支撑。

二、焊接技术的发展1. 焊接材料的创新随着科技的不断进步,新型的焊接材料不断涌现。

在过去,焊接材料主要是金属材料,但是现在随着高分子材料、复合材料等新材料的广泛应用,焊接技术也面临着新的挑战。

焊接材料的创新成为了当前焊接技术发展的重要方向之一。

2. 自动化焊接技术为了提高焊接效率,降低成本,减少对操作工人技能的要求,自动化焊接技术已经成为了当今焊接技术发展的一个重要方向。

机器人焊接、自动化焊接线等技术的不断发展和应用,使得焊接生产能力得以大幅提升。

3. 环保焊接技术随着环境保护意识的不断增强,焊接工业也面临着环保要求的压力。

环保焊接技术的研发和应用成为了焊接技术发展的热点之一。

低排放、高效率的环保焊接技术将成为未来焊接技术的主流。

4. 先进焊接设备的应用随着发展,我国不断引进和研发先进的焊接设备,如激光焊接、等离子焊接、电子束焊接等设备。

这些设备在提高焊接质量和效率的也推动了我国焊接技术的发展。

三、发展前景从当前的情况来看,我国焊接生产现状良好,焊接技术的发展也处于一个较快的阶段。

在未来,我国焊接产业将迎来更多的发展机遇和挑战。

一方面,随着国内制造业的不断蓬勃发展,对高质量、高效率的焊接产品和技术的需求将不断增加;国际市场的竞争也将不断加剧,我国焊接产业需要不断提升技术水平和产品质量,以应对国际市场的竞争。

未来,我国焊接技术的发展方向将主要包括高效率、高质量、大规模的焊接技术和装备,环保型焊接技术和装备,智能化、自动化的焊接技术和装备。

电子束焊接知识

电子束焊接知识

• S — 速度 是指焊接件在焊接室焊接过程中所移动的速 度,它对每单位焊接长度需输入的能量有 巨大的影响。钛焊常用量为 100英寸/每分 (或 42.3 毫米/平方)和 120 英寸/分(或 50.8 毫米/平方)
பைடு நூலகம்
四 电子束焊设备和装置
• 生产厂商:steigerwald strahltechnik(简称SST) • 电子束焊接设备全称:EBOCAM K 100-G 150 KM –CNC 高压真空电子束焊机 • 设备基本参数: • 真空室体积:11.3m3(2700*2100*2100) • 功率:15 kw • 电压:150KV • 电流;100mA • 工作距离:200-1500mm
长空洞及焊缝中部裂纹都是电子束深熔透焊接 时所特有的缺陷。降低焊接速度,改进材质有利 于消除此类缺陷。
• 焊接工艺参数: IB — 电子束流
电子束度是对电子击打组件次数的基本量度,它 与不断加速的潜力一起决定焊接所需的电力。电 子束度的大小是通过机器电路反馈来控制的,它 还调节由偏压量大小产生的磁源。Steigerwald K100机所用量是介于 0 至100mA之间
电子束焊接工作原理
• 电子束的产生、加速和会 聚成束都是由电子枪完成 的,通过阴极(灯丝)发 射电子,通过加速电压加 速,飞向阳极最终达到 (光速的30%-70%), 再经过电磁透镜(聚焦线 圈)的会聚,形成可控的 电子束焦距。高速运动的 电子束撞击工件表面,电 子的动能转变成热能,使 金属迅速熔化和蒸发。 (简图)

KV — 加速电压
在阴极与阳极之间加速电子。KV 越高,电流加速 越大,常用量为 130至 150KV
• IL — 透镜度 (聚焦电流) 用于控制电束的聚焦,比如电束能量度有多 聚集。在多数焊接过程中,聚焦点(强焦 点)位于焊接上。透镜度对焊宽和渐弱位 置(束能减至零的区位)的面貌有很大的 影响。 • WH — 工作室高度 通常是指从焊接室天花板到焊接处的距离。 它一般仅在对某种焊接件最初设焊接参数 时所用。

电子束焊接技术研究及进展

电子束焊接技术研究及进展

以及 换热 器管板 结构171的连接 。在 国 内 ,电子束 复合 10mm 厚 不锈 钢 进 行 实 验 ,结 果表 明 ,用 电 子束 焊
加工 技术 应用 尚未 普及 ,仅 某航 空研 究所 对 飞机换 接 铝合金 ,表 面张力 梯度 改变 理论 对 铝合 金熔 深增
热器管 板结 构进 行过 初步研 究 。
三 孔皇由 液妻态窦金 属包围 ,小 d电 …子束 一后 …方…形…成…焊缝 一
图 1 电子 束 焊 接焊 缝 成 形 原 理嘲
束 焊 的新 技术 。 与传统 电子束焊相 比 ,活性 电子束焊 的特 点为凹: (1)使用 活性 剂可 明显减 小熔 池上 部 宽度 ,改 变
2 电子束 焊 接 新 技 术
钎 焊 研究 【A】.第 九 次 全 国 焊 接会 议 论 文 集 (第 1册)【C].黑 龙 江 :黑 龙 江人 民 出版 社 ,1999:561—564. [8】 李 少 青 ,张 毓 新 ,芦 凤 桂 ,等 .不 锈 钢 管 板 接 头 电 子 柬 钎 焊【J].焊接学报 ,2005,26(4):73—76. f9】 OdawarO,Ikeuchi J.Ceramic composite pipes produced by a cenlrifugal-thennit proce ̄J]J Am ceram soc.,1986,69(4):82. [10】樊 丁 ,樊 清 华 ,黄 勇 .活 性 剂 对铝 合 金 电子 束 焊 的 影 响[J】.兰 州理 工 大 学 学 报 ,2005,31(6):5-8. [11】张 瑞 华 ,樊 丁.活性 电子束 焊接 法研 究叨.机 械工 程 学报 , 20( 。2(30):132—135.
加 的作 用不 明显 。电子束 焊接不 锈钢 使用 活性 剂可

电子束焊接技术在工业中的应用与发展

电子束焊接技术在工业中的应用与发展
( 津大 学材 料 学院 , 天 天津 摘 3 07 ) 00 2
要: 介绍 1电子束 焊接及 其主 要特点 , 概括 总 结 1近 年 来电子 束 焊 接 在航 空航 天、 电子 与
仪 表 、 车等I 业领域 中的应 用现 状 , 汽 并对其今 后的发展 作 1展 望 。 关 键词 : 电子束 焊接 ; 用现 状 ; 应 发展
电子 束焊接 及 其主 要特 点的 基 础上 , 括 总结 了 电 概 子束焊 接在 各个 工 业领 域 中的 应 用现 状, 对 其 今 并
后 的发展 作 了展望 。
1 电 子束 焊接 的特征 由于 高能 量 密度 的 电子 束 流集 中作 用 的结 果 , 使 得 电子 束焊 接熔池 “ 小孔 ” 成机理 与 其他熔化 焊 形 有所 不 同。根 据真 空 度 的 不 同, 电子 束 焊 接 可分 为 高 真空焊 接 、 低真 空 焊接 和 非真 空焊 接三 种 。 电子 束 焊接过 程是 , 压加 速 装 置 形成 的高 功 率 电子 束 高 流, 通过 磁透 镜会 聚 , 到很 小的 焦 点 ( 功 率 密度 得 其 可达 1 0 w/ )轰 击置 于真 空或 非真 空 的 焊 0~19 m , 件 时, 电子 的动能 迅 速转 变 为热 能 , 化 金属 , 现 熔 实 金属 焊接 的 目的 。 电子 束焊 接的 特点 可概括 如 下 : () 1 电子 束斑 点直径 小 , 加热 功 率 密度 大, 接 焊
A s a tT ee c P e i ( B bt c :h l  ̄nb皿1 l唱 E w)a d n i c a c r ̄ saeil d c ,n er et r e w a n mn h r t l i r n o ue adt cn a e sc l d h e

电子束焊接技术在工业中的应用和发展

电子束焊接技术在工业中的应用和发展

电子束焊接技术在工业中的应用和发展摘要:本文介绍了电子束焊接及主要特点,总结了近年来电子束焊接在航空航天、电子与仪表、汽车等工业领域中应用现状,并对其发展作了展望。

关键词:电子束焊接应用现状发展abstract:the electron beam welding(ebw) and its main characteristics are introduced,and the recent applications of electron beam welding on various industries including aviation and aerospace,electron and instrument,automobile are concluded. the progress trend of ebw also is prospected. key words:electron beam welding;recentapplication;development电子束焊接(ebw)是以高能密度电子束作为能量载体对材料和构件实现焊接和加工的新型特种加工工艺方法和现代焊接技术,自50年代首先应用于核工业,经过四十多年的发展,电子束焊接不仅在一些高新技术领域充分应用,而且已成为一般工业部门的一种重要加工手段。

一、电子束焊接的特征由于高能量密度的电子束流集中作用的结果,使电子束焊接熔池“小孔”形成机理与其他熔化焊有所不同。

电子束焊接过程是,高压加速装置形成的高功率电子束流,通过磁透镜会聚,得到很小的焦点(其功率密度可达104~109w/cm2),轰击置于真空或非真空的焊件时,电子的动能迅速转变为热能,熔化金属,实现金属焊接的目的。

电子束焊接的特点可概括如下:(1)电子束斑点直径小,加热功率密度大,焊接速度快,热影响区小;(2)可获得深宽比大的焊缝,焊接厚件时可以不开坡口一次成形;(3)多数构件是在真空条件下焊接,焊缝纯洁度高;(4)规范参数易于调节,工艺适应性强;(5)适于焊接多种金属材料;(6)焊接热输入低,焊接热变形小。

国内外电子束焊接技术研究现状

国内外电子束焊接技术研究现状

国内外电子束焊接技术研究现状摘要综述了电子束焊接技术的国内外研究发展动态。

简述了电子束焊接基本原理及国内外研究者已取得的部分研究成果,并展望了异种材料电子束焊接技术的研究方向。

关键词电子束焊接0引言随着全球工业化步伐的加快及现代科学技术的突飞猛进,焊接这门古老而现代的技术也在不断地完善和发展,可以说焊接已在现代的生产生活中占有极为重要的地位。

近代焊接技术,自1882 年出现碳弧焊开始,迄今已经历了100 多年的发展历程,为了适应工业发展及技术进步的需要,先后产生了埋弧焊、电阻焊、电渣焊及各种气体保护焊等一系列新的焊接方法。

进入20 世纪60 年代后,随着焊接新能源的开发和焊接新工艺的研究,等离子弧切割与焊接、真空电子束焊接及激光焊接等高能束技术也陆续应用到各工业部门,使焊接技术达到了一个新的水平。

特别是近年来,航空、航天、原子能等尖端工业的发展需求,不断提出了具有特殊性能材料的焊接问题,如高强钢、超高强钢、特种耐热耐腐蚀钢、高强不锈钢、特种合金及金属间化合物、复合材料、难熔金属及异种材料焊接问题。

而电子束焊接技术以其与其它熔化焊相比独具的功率密度大、深宽比大、焊接区变形小、能耗低、易于控制实现自动化等优点,在航空、航天及原子能工业和其它军用、民用制造业中得到了高度重视及应用发展。

为此,较系统、全面地了解当今电子束焊接技术的国内外的研究发展现状,以及电子束焊接技术及相关工艺应用的成果,对于电子束焊接技术领域研究发展方向的准确把握及其开展进一步研究工作有着极大的指导意义。

1 电子束焊接方法电子束焊接( EBW) 是利用电子枪中阴极所产生的电子在阴阳极间的高压(25~300 kV) 加速电场作用下被拉出,并加速到很高的速度(0. 3~0. 7 倍光速) ,经一级或二级磁透镜聚焦后,形成密集的高速电子流,当其撞击在工件接缝处时,其动能转换为热能,使材料迅速熔化而达到焊接的目的,见图1 。

其实,高速电子在金属中的穿透能力非常弱,如在100 kV 加速电压下仅能穿透0. 025 mm。

阐述我国焊接生产应用现状及发展趋势

阐述我国焊接生产应用现状及发展趋势

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。

铝合金电子束焊接技术的研究

铝合金电子束焊接技术的研究

铝合金电子束焊接技术的研究【摘要】随着焊接技术的不断提升,尤其是铝合金电子束焊接的全面应用,在航天企业、交通工具等多方面得到了广泛的推广使用。

在对铝合金的焊接技术上有了进一步的研究探讨,主要存在有脉冲氩弧焊、焊条电弧焊和气焊等常规方法和电子束焊、激光焊等高能束方法。

本文旨在具体分析铝合金电子束的应用特点、优势和工作原理,在此基础上分析当前铝合金电子束焊接的现状以及存在问题,并深入探讨铝合金电子束焊接技术的发展前景,更好的推动电子束焊接技术的全面进步。

【关键词】铝合金;电子束焊接技术;研究铝合金电子束焊接技术是当前一种高能束方法,具有熔透性高、接头性能优良等优点,成为了铝合金焊接的重要方法之一。

通过对铝合金电子束焊接技术中的参数研究、原理分析,进一步掌握电子束焊接技术的应用特点,并在实际中提高焊接技术的效果应用,更好的促进铝合金在航天、交通、机械制作、电工化工等行业中的效果,促进经济效益的全面提高。

一、简述铝合金电子束焊接技术的含义和应用特点1、整体概念的掌握。

铝合金电子束焊接是指在一定的真空环境中,通过采用会聚的告诉电子流轰击焊件连接部位,在此基础上产生大量的热能,实现与被焊接金属融合的一种有效焊接方式。

能够实现功率密度高、穿透力强、精准快速等一些特点,通过采用电子束焊接方式,可以有效地减少热影响区,提升焊接的接头强度,从而更好的避免热裂纹等问题的发生。

在采取合理的焊接工艺措施后,接头中的气孔缺陷可得到很好的控制,保证焊缝应具有的力学性能,满足设计使用要求。

2、应用原理的概述。

通过利用电子枪产生的电子,使被高压电场的速度急剧加大,并经过磁透镜聚焦,形成高密度、高能量的电子流,作用在焊缝处,能量发生转换(动能转化为热能),使焊缝区的材料迅速熔为一体,在极短的时间内冷却凝固(冷却速度约2200℃/s),从而实现焊接。

3、特征表现的概括。

对于铝合金电子束焊接技术的应用,主要存在多方面的应用特点,可以从材料选用、尺寸大小等各个方面进行分析。

焊接技术的发展现状和趋势

焊接技术的发展现状和趋势

焊接技术的发展现状和趋势焊接技术是一种将材料焊接在一起的常用方法,已经广泛应用于工业制造领域。

随着制造业的不断发展和需求的增加,焊接技术正变得越来越重要。

本文将探讨焊接技术的发展现状和未来趋势。

一、焊接技术的发展现状1. 传统焊接技术传统的焊接技术包括电弧焊接、气焊、氩弧焊等。

这些技术成熟而广泛应用,广泛应用于制造业的各个领域。

然而,传统焊接技术存在一些问题,比如焊缝质量不稳定,工艺参数调整复杂等。

2. 新型焊接技术为了克服传统焊接技术的问题,人们开始研发新型焊接技术。

其中,激光焊接、电子束焊接等被认为是高效且精确的焊接技术。

这些技术在航空航天、汽车制造等高要求领域得到了广泛应用。

二、焊接技术的趋势1. 自动化和智能化随着工业自动化和智能化水平提高,焊接技术也将向着自动化和智能化方向发展。

机器人焊接系统可以实现自动操作,提高生产效率和质量稳定性。

同时,智能控制系统的应用还可以实现焊接参数的实时监控和调整,提高工作效率。

2. 精密化和高效化随着对焊接质量要求的提升,焊接技术将朝着更加精密和高效的方向发展。

微焊接、纳米焊接等技术将为微电子器件和精密仪器的制造提供更好的解决方案。

同时,高能密度焊接技术可以实现高速、高效的焊接,提高生产效率。

3. 环境友好型环境保护已经成为各行各业的重要议题,焊接技术也不例外。

绿色焊接技术的研发和应用将有助于减少焊接过程中的有害气体排放和资源浪费。

例如,使用环保焊剂、推进无氧焊接等技术可以降低对环境的影响,实现可持续发展。

4. 多材料焊接随着多材料组合的需求增加,多材料焊接技术将成为发展的重点。

比如,钢与铝的焊接、金属与非金属材料的焊接等都是研究的热点。

未来,多材料焊接技术的发展将为制造业提供更多的材料选择和设计自由度。

总结起来,焊接技术的发展现状和趋势是多元化、智能化、高精密度、环境友好型和多材料焊接。

随着制造业的进一步发展,焊接技术也将不断创新和发展,为各行各业提供更好的焊接解决方案。

电子束焊接技术的发展历程与趋势

电子束焊接技术的发展历程与趋势

电子束焊接技术的发展历程与趋势电子束焊接技术是一种高能电子束与工件相互作用,将工件焊接接头部分局部加热熔化的先进焊接技术。

其发展历程可以追溯到20世纪40年代,经过几十年的发展,如今已经成为重要的焊接技术之一,并展现出了许多前景广阔的发展趋势。

电子束焊接技术最早是由美国的战争部门在第二次世界大战期间开发出来的。

当时,由于战争的需要,需要高效、快速且稳定的焊接技术来生产大量军用设备和武器。

电子束焊接技术就应运而生,它能够提供高能量的电子束,能够在极短的时间内将焊接接头加热至熔化温度,实现快速焊接,这一特点使得电子束焊接技术在军事行业得到了广泛应用。

随着科技的进步和工业的发展,电子束焊接技术逐渐转向了民用领域。

上世纪60年代,电子束焊接技术开始应用于航空航天行业,用于焊接飞机、火箭等航空器件。

这一时期,电子束焊接技术迅速发展,技术水平得到了大幅提升,并在航空航天领域的应用中发挥了重要作用。

进入21世纪,随着科技的不断进步和人们对高质量焊接产品的需求增大,电子束焊接技术又迎来了新的发展机遇。

首先,电子束焊接技术在航空航天、船舶、交通工具以及核能等领域的应用得到了进一步扩展。

这些行业对焊接接头的质量和可靠性要求极高,而电子束焊接技术能够提供出色的焊接品质和良好的焊缝成型。

其次,电子束焊接技术的应用领域逐渐扩大,包括汽车制造、电子器件、管道管线等行业,其高质量、高效率的焊接特点受到了广泛关注。

未来,电子束焊接技术还有许多发展趋势可以期待。

首先,随着科学技术的不断进步,电子束发射器件的性能将进一步提高。

目前,常用的电子束发射器件为线性加速器,但是这种设备较大、能耗高。

未来,可能会出现更小型、高效、低耗能的发射器件,从而降低设备成本,提高生产效率。

其次,电子束焊接技术与其他先进技术的融合将进一步推动其发展。

例如,激光技术与电子束焊接技术相结合,可以提供更高的能量密度和更精细的控制,进一步优化焊接接头的质量。

此外,3D打印技术与电子束焊接技术的结合也有广阔的前景。

高能束焊接技术的发展和应用

高能束焊接技术的发展和应用

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。

电子束焊接技术的分析与研究

电子束焊接技术的分析与研究

管理及其他M anagement and other电子束焊接技术的分析与研究高 杰摘要:20世纪70年代,伴随着电子束焊接技术的不断发展,电子束焊接装备的可靠性和作业的自动化水平不断提升,再加上对机器制造行业技术革新的迫切需求,电子束焊不但在高端行业站稳了脚跟,更因其精密的焊接特性,被广泛应用于普通机器制造行业。

80年代后期,电子束焊接技术更是利用其高穿透性,将其应用于大厚度和重型构件的焊接。

电子束焊接技术属于一种高科技产品,它的发展也受到了社会各界人士的广泛关注。

在当前社会发展的背景下,人们对于高科技产品的要求越来越高。

基于此,本文对电子束焊接技术进行了分析与研究。

关键词:电子束;焊接技术;技术应用在国内航空工业中,电子束焊接技术的使用非常普遍,对其技术的要求也更加苛刻。

目前,在国内,有三种焊接技术,第一种是电弧焊接技术,第二种是电阻焊接技术,第三种是电子束焊接技术。

前两种常规的焊接工艺在对精度要求不高的加工工艺中得到了比较多的使用,但在受空间约束和对精度要求比较高的条件下就存在着很大的局限。

因此,电子束焊接技术的问世,有效地弥补了国内在焊接工艺方面存在的缺陷和短板,使得国内的焊接技术在焊接质量和降低焊接成本方面都得到了很大程度的改善和提高,在国内的制造产业中具有十分广阔的应用前景。

21世纪以来,电子束作为一种先进和成熟的焊接工艺,已在国内外众多的航空航天、核电、电力、机械和汽车等工业生产中占有举足轻重的地位。

1 电子束焊接技术1.1 电子束的原理电子束焊接是利用高速运动的电子流在工件上产生局部加热熔融的热源焊接技术,从而达到焊接的目的。

在焊接过程中,电子束主要通过被焊材料表面反射,然后再被聚焦到被焊材料的表面上,电子束的能量和波长也有很大的关系。

其原理分析如下:①电子源。

电子束焊接采用的是电子加速器或电子枪进行电子束生成,这些电子源通常采用高频电子管或固态透明场发射器等,能够产生高速精密可控的电子束,并可以通过加速电压调节电子束的速度和能量。

各国空间电子束焊接技术的发展

各国空间电子束焊接技术的发展

各国空间电子束焊接技术的发展近年来,随着“神舟”系列飞船的连续发射成功,我国的载人航天技术也取得了突破性进展。

目前我国空间技术下一步的发展重点是月球探索和空间站的构建,并将在2010年发射“天宫一号”节点仓,随后还将陆续发射其他功能仓进行太空对接组装,最终完成大型空间站的在轨构建,因此,我国对太空与修复技术的需求越来越迫切。

同时,为实现更大规模的空间利用和对大型空间站等长寿命飞行器的轨道组装,世界各个空间大国也十分重视对在轨建造技术的研究。

受运载火箭运载能力的限制,要实现在轨进行组装就必须尽可能缩小其体积和质量,典型的空间站模式均为桁架结构,材料通常选用轻质合金,目前常用的连接方式有螺钉连接和焊接连接,而采用焊接结构能够有效地降低机构的重量,提升构件的整体性。

根据前苏联的经验,一般均采取两种连接方式相结合的桁架结构。

此外,长寿命航天飞行器在使用过程中,由于陨石和宇宙碎片的碰撞穿孔、太空射线辐射、空间温度急剧变化以及空间材料本身的故障,空间飞行器的飞行超过2000个昼夜就需要维修。

随着飞行器飞行时间的增长和规模的不断扩大,故障率必然提高,在轨维修(包括空间焊接、切割和喷涂)技术必将成为保障航天飞行器安全可靠使用必不可少的措施。

因此,未来航天飞行器的空间组装和在轨维修均离不开焊接技术,发展适用于空间环境的焊接技术显得尤为必要。

从国外多年的研究成果可以看出,电子束焊接已成为了空间焊接最主要的应用技术。

发展历程为了在未来空间站进行分离部件的组装和维修,前苏联、美国和日本早在20世纪60年代初期就对空间结构材料连接的方法进行了一系列的研究。

美国20世纪60年代研制成功的宇宙空间用电子束焊机是为阿波罗登月舱维修而设计的,这是因为登月舱在月球表面着陆时,如果因为冲击力过大不慎将起落支架折断,就会无法起飞返回地球,经过详细分析和科学实验,科学家们证明采用电子束焊接是最理想的方法。

而未来的空间站及太阳能电站长年累月地在空间飞行,由于面积大,难免受到陨石冲击而损坏,因此同样需要用电子束焊接技术进行修补。

脉冲电子束焊接工艺优化

脉冲电子束焊接工艺优化
04
加强脉冲电子束焊接工艺与其他先进制造技术的集成应用,推动制造 业的高质量发展。
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国外在脉冲电子束焊接技术的研究和应用方面相对成熟,涉及材料范围广泛,工艺控制精 度较高。
发展趋势
随着高端制造领域对焊接质量和效率的要求不断提高,脉冲电子束焊接技术将朝着高精度 、高效率、高自动化的方向发展。同时,新工艺方法和控制策略的探索将成为研究热点。
02
脉冲电子束焊接原理及特点
脉冲电子束焊接原理
06
工艺优化方案与验证
工艺优化方案制定
焊接参数优化
01
通过调整脉冲电子束的能量、频率、脉宽等参数,优化焊接过
程中的热输入和熔池行为,提高焊缝质量和接头性能。
焊接路径规划
02
针对复杂结构件,制定合理的焊接路径和顺序,减少热影响区
和变形,提高焊接精度和效率。
材料选择与预处理
03
选用合适的焊接材料和填充金属,对母材进行必要的预处理,
如清洗、除锈、预热等,以提高焊接质量和接头性能。
优化方案验证实验设计
实验材料准备
选用具有代表性的实验材料,按照实际生产要求进行切割、打磨 和装配,确保实验条件与实际生产条件一致。
实验设备调试
对脉冲电子束焊接设备进行调试和校准,确保设备状态良好,满 足实验要求。
实验参数设置
根据优化方案,设置合理的焊接参数,如能量、频率、脉宽等, 并记录实验过程中的各项数据。
性能。
材料改性
采用合金元素或特殊工艺对母材进 行预处理,以提高焊接接头的性能 。
工艺创新
开发新的脉冲电子束焊接工艺,如 双脉冲、复合脉冲等,以满足特定 应用需求。
实验设计
对比实验
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电子束焊接技术的发展和研究现状任新凯研究生学院5班20090507摘要:本文简要介绍了电子束焊接这种先进的连接技术,包括电子束焊接的概念、技术特点和分类等,概述了电子束焊接技术的发展历程。

简要介绍了这种新技术的国内外发展现状、研究现状和应用情况,重点介绍了我国大飞机生产的可行性和研究现状,指出它在异种材料连接的优势和发展方向。

关键词:电子束焊接技术;研究发展现状;应用;大飞机;异种材料连接一,前言焊接是将同种或不同材质、通过加热或加压或同时加压又加热,达到原子间结合而形成永久连接的工艺。

下面简单介绍几种重要的现代焊接方法。

1957年美国的盖奇发明等离子弧焊;40年代德国和法国发明的电子束焊,也在50年代得到实用和进一步发展;60年代又出现激光焊等离子、电子束和激光焊接方法的出现,标志着高能量密度熔焊的新发展,大大改善了材料的焊接性,使许多难以用其他方法焊接的材料和结构得以焊接[1]。

在工业生产中得到实际应用的高能束焊接方法有等离子弧焊、电子束焊和激光束焊。

这些焊接方法的共同特点是热源的能量密度高,可以一次行程穿透较厚的接头而无需预制坡口,简化了制造工艺,而且束流的中心温度相当高,足以熔化任何金属材料,因此具有较高的经济价值,工业应用的前景广阔[1]。

下面仅对电子束焊做一下介绍。

二,电子束焊接技术简介电子束焊接(EBW)是利用电子枪中阴极所产生的电子在阴阳极间的高压(25~300kV) 加速电场作用下被拉出,并加速到很高的速度(0.3~0.7倍光速),经一级或二级磁透镜聚焦后,形成密集的高速电子流,当其撞击在工件接缝处时,其动能转换为热能,使材料迅速熔化而达到焊接的目的[2]。

2.1 电子束焊接技术特点[2]第一,电子束焊接能量密度很高,对于任何材料,包括高熔点钨、钼等材料,其焊缝都能快速熔化。

一般靠零件自身材料熔接而成。

第二,电子束焊接在真空中进行,可防止材料氧化及其它有害气体侵入。

第三,电子束焊接不仅能量密度高,可以获得很大的焊缝深宽比,焊缝又深又窄,因而焊接零件变形小。

第四,焊接两种物理性质差异大(如热传导或热容量) 的材料所构成的零件时,两种材料可同时瞬间熔化再快速凝固。

第五,电子束可以聚得很细,偏转方便,所以可焊很精细零件。

可焊难以达到的焊接点,因此对特殊结构和特别精细的零件用电子束焊接是非常适宜的。

第六,能量密度高,焊接速度快,热影响区范围很小。

2.2 电子束焊接的分类[2]按照电子束加速电压的不同,即按电子束热源特点的不同,可有高(电)压电子束焊接、中(电)压电子束焊接和低(电)压电子束焊接之分,表一列出了这种分类方法电子束流束源的特点[3];按保护焊接熔池金属的环境不同,有高真空、低真空和非真空电子束焊接之分;按焊接时整个焊件是否完全处在真空室内,有全真空和局部真空电子束焊接之分。

表1 电子束流束源类型及特点三,电子束焊的研究发展现状早在上世纪80年代初期,电子束焊已进入成熟的发展阶段。

由于电子束的能量密度高达300~500kW/mm,因此,一次穿透能力强、生产效率高,焊接过程可在高真空、半真空和非真空条件下完成,焊缝的纯净度高、质量优异,已在飞机、火箭、汽车、机器传动部件以及活性金属焊件连接中得到较广泛的应用。

电子束焊接是目前最成熟的高能束流加工方法之一。

20世纪60年代初,开始应用于原子能工业、飞机制造业和宇航工业中贵重金属的焊接。

随着现代原子能、航空和宇航等尖端技术的应用而迅速发展起来,成功地解决了为现代尖端产品而发展的各种新型材料的焊接问题。

在汽车工业和机械制造业等领域逐渐代替了以往的加工方法和生产流程,应用日益广泛[2]。

3.1 国内电子束焊接技术的研究发展现状[2]20世纪60年代初,我国开始跟踪世界电子束焊接技术的发展,并开始了电子束焊接设备及工艺的研究工作。

航空工业总公司北京航空工艺研究所、广西桂林电器科学研究所及中科院沈阳金属研究所均是较早开展此项工作的单位。

至今已研制生产出不同类型和功能的电子束焊机上百台。

近20年来,出现了关键部件(电子枪、高压电源等) 引进、其它部件国内配套的引进方式,我国研制成功了国内第一台生产中使用的GDH—15型高压电子束焊机:加速电压为150kV,功率为15kW。

此焊机已在航空动力机械制造中使用,解决了航空发动机关键部件的焊接,产品返销国外。

北京航空工艺研究所在1992年研制成功了ZD150—5A型高压电子束焊机,此焊机是国内第一台自行设计、自行制造的高压电子枪和大型真空室的高压电子束焊机,填补了国内空白,达到当时世界先进水平。

我国的中小功率电子束焊机已接近或赶上国外同类产品的先进水平,有明显的性能价格比优势。

近20年来,有关电子束焊接的文献大多集中在焊接工艺参数的优化、焊接冶金和穿透机理的研究、焊接技术的应用及焊接接头基本力学行为等方面。

在我国,电子束焊焊接技术在工业中将进一步应用,但需解决的问题是:焊接可靠性,稳定性及质量在线检测技术的发展;新产品设计与电子束技术的有机结合;焊缝自动对中与跟踪的自适应控制技术的发展;深穿透机理及电子束与材料交互作用等物理现象的进一步探求。

3.2 国外电子束焊接技术的研究发展现状[2]全球电子束焊接技术较先进的国家是德国、日本、美国及法国等。

目前,在工业应用中实际应用的电子束焊接设备一般小于150kW ,加速电压在200kV以内。

一次可焊最大厚度钢板约为300mm,铝合金约50mm。

在电子束焊接设备的研制开发上具有实力的国家及公司有:德国的PTR精密技术有限公司、英国的剑桥真空工程有限公司及英国焊接研究所( TMI)、法国的TECH2META公司以及乌克兰的巴顿电焊研究所等。

在日本,加速电压600kV 、功率300kW的超高压电子束焊机已问世,一次可焊200mm的不锈钢,深宽比达70:1。

德国阿亨大学研制的DIABEAM系统,对电子束特性进行了定量研究。

分析了电子束流品质、焦点对焊缝成形的影响。

日、俄、德开展了双枪及填丝电子束焊技术的研究。

在对大厚度板第一次焊接的基础上,通过第二次填丝来弥补顶部下凹或咬边缺陷;日本采用双枪实现了薄板的超高速焊接,反面无飞溅,成形良好。

法国研制成功的双金属和三金属薄带材电子束焊机也颇引人关注。

随着电子束焊接技术在各工业领域的渗透应用,特别是其在精密加工、原子能及航空航天领域的应用前景,使得各国的研究者竞相展开了对电子束焊接基础理论及应用技术的研究。

美国、独联体各国的研究人员利用电子束对碳钢、合金钢、不锈钢、钛合金、铝合金及高强钢等材料进行了焊接工艺试验,对于电子束焊接工艺参数(加速电压、焊接电流、焊接速度、聚焦电流、焦点位置等) 对接头组织及性能的影响进行了研究,为合理的优化焊接工艺、保证焊接接头的质量提供了理论依据。

四,电子束焊接技术的应用电子焊接技术在航空、航天、兵器、电子、核工业等领域已得到广泛的应用,并且在汽车等行业也得到了一定的应用[1-5]。

4.1 国外电子束焊接技术在飞机制造中的应用[4]自上世纪七八十年代开始,随着焊接技术的迅猛发展,突破了多种焊接设备的技术关键,一些先进的焊接设备不断完善,稳定性、可靠性不断提高,从而带动了焊接工艺技术的不断提升,使得大量新型焊接方法在现代飞机制造中的应用越来越多。

例如以电子束焊接为代表的高能束流焊接技术的工程应用日趋成熟,其优质的接头性能、较小的焊接变形逐渐成为飞机、发动机重要承力构件焊接的主要方法。

俄罗斯和西方发达国家电子束焊接技术发展迅速,已在许多飞机机型上得到了较普遍的应用,电子束焊接技术已成为先进飞机研制不可缺少的支撑技术。

国外最早先将电子束焊接技术广泛应用于飞机发动机核心机部件的制造,如美洲虎攻击机的阿杜尔涡扇发动机钛合金压气机转子采用了7条环形电子束焊缝;米格-29的涡扇发动机高压压气机转子前3级盘及第4~6级盘鼓,苏-27的涡扇发动机高压压气机的第1~3级盘及4~6级盘,均采用了电子束焊接技术;德国EADS Space Transportation公司已将电子束焊接应用于火箭发动机燃烧室的生产。

最典型的代表是美国大型客机发动机——CM F56涡扇发动机,其核心机部件的低压压气机转子、高压压气机转子、燃烧室等部件均采用真空电子束焊接,使发动机的重量、结构设计、结构的制造精度和使用寿命均得到了改善,使发动机的制造水平得到了极大的飞跃,可以说现代先进的发动机是采用电子束等焊接技术连接而成的,由此可以看出电子束焊接技术对飞机发动机的研制起着至关重要的作用。

国外在飞机制造技术方面,电子束焊接技术是飞机重要承力构件,如钛合金承力框、梁等的关键制造技术之一。

电子束焊在国外飞机重要承力构件上的应用如表2所示。

表2 电子束在飞机重要承力构件上的应用俄罗斯拥有世界最先进的焊接技术,系统的焊接结构研究成果,与结构设计、选材和焊接技术的发展(基础研究)紧密结合,在飞机制造中大量采用焊接技术。

70年代初研制出的苏-27飞机极具代表性,焊接技术的应用几乎遍及全机,除了常规的TIG焊用于飞机导管、某些铝合金构件,点焊用于蒙皮、组合梁、框、长桁等零件的高强铝合金构件焊接外,还广泛采用了新的焊接技术,如电子束焊接起落架组件、钛合金承力框等。

图波列夫设计局采用了电子束焊接长寿命钛合金整体壁板,伊尔76、伊尔86等大飞机的起落架构件也采用了电子束焊接技术。

以美国为代表的西方国家的先进飞机的结构梁、框等重要承力件均也采用电子束焊接技术。

其中,F—14战斗机钛合金中央翼盒是典型的电子束焊焊接结构,该翼盒长7m、宽0.9m,整个结构由53个钛合金件组成,共70条焊缝,焊接厚度为12~57.2m m,全部焊缝长达55m,电子束焊使整个结构重量减轻270kg;“狂风”战斗机的中央翼盒也采用电子束焊接;美国的F-22飞机钛合金前梁、后机身钛合金梁也采用了电子束焊接技术,其中后机身钛合金梁电子束焊缝长度达87.6m,厚度在6.4~25mm之间;原Sciaky公司还将电子束焊接技术应用于美洲虎攻击机的拦阻钩的焊接。

国外目前围绕着优化电子束焊接工艺方法、提高电子束焊接自动化控制以及完善电子束焊缝检测技术等几个方面在继续开展应用研究工作,目的是拓宽电子束焊接技术在飞机制造中的应用范围。

4.2 电子束焊接技术在大飞机制造中的应用分析[4]4.2.1 飞机发动机我国目前尚没有可用于大飞机的国产发动机,要解决这一问题,有2条途径,一是国外进口,二是自行研制。

从目前的技术水平看,先期很有可能进口国外的先进飞机发动机,从长远利益来看,必须自行研制。

因此,自行研制国产大飞机发动机势在必行。

大飞机用发动机的结构虽然与军用发动机有很大不同,但其核心机的结构形式、选用的材料、制造技术等与军机在很大程度上是相同的,军机发动机制造中采用电子束焊接的部件,在大飞机发动机中同样可以采用电子束焊接技术。

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