飞机起落架的焊接工艺(文献综述)02

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。它是飞机的主要部件之一，其工作性能的好坏以及可靠性直接影响飞机的使用和安全。为了有效地完成起功能，起落架焊接设计面临着结构设计、机构设计、空气动力性能以及由飞机用途决定和维修人员提出的使用、维修等方面一系列存在的有一定矛盾的各种要求。举例来说，在多数情况下飞机起落架整个装置的重量占全机重量的3%~5%，占飞机结构重量的10%~15%；而它必须在飞机升空后能收入到机体结构和飞机阻力影响最小的空间中去。然而，现代飞机速度增大；现代战斗机均要求有近距离起落等高性能；一些大型运输机比过去重的多（如波音-747的重量是波音-707-320的两倍多），此时就必须采用大的多轮式起落架；同时上述种种原因使起落架的各种装置比过去更为复杂，而使其起落架的空间更显紧张。由此可见，焊接设计人员要找到一个能最好地协调各种要求，同时又使结构轻、成本低的设计方案变得越来越困难了。因此,开展起落架的研究具有重大意义。

1.1飞机起落架的功用

一是吸收并耗散飞机着陆垂直速度所产生的动能；二是保证飞机能够自如而又稳定地完成在地面上的各种动作。

1.2飞机起落架的焊接

欧美国家起落架选用300M和35NCD16低合金超高强度钢整体锻件结构加工工艺，零件外形加工后进行真空热处理或可控气氛热处理。材料利用率只12.5%-25.0%。俄罗斯起落架选用30CrMnSiNi2A（真空冶炼）低合金超高强度钢锻件焊接结构加工工艺，主要受力构件采用高压真空电子束焊焊接，焊后进行热处理（空气炉加热+盐浴炉淬火）。目前，新型的高强度、高韧性和高腐蚀抗力的改进型镍-钴

低碳合金钢已开始在舰载飞机起落架上应用，最典型的材料是AerMet100AF100，此类材料除具有优异的综合力学性能外，还具有优良的疲劳性能和焊接性能，可替代现在使用的起落架结构材料300M和4340钢等。国内

起落架受力构件材料主要采用300M和30CrMnSiNi2A超高强度钢，有的采用整体加，有的采用焊接结构。大型构件的深孔加工和热处理变形控制以及超高强度钢的高效数控切削加工是国内起落架加工存在的主要问题。另外AerMet100钢尚未应用。

2 国内外先进焊接技术历史背景、研究现状以及发展方向

2.1 先进/特种焊接技术

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。

2.1.1 国外情况

航空发动机结构中广泛采用了各种焊接技术。焊接结构件在喷气发动机零部件总数中所占比例已超过50%，焊接的工作量已占发动机制造总工时的10%左右。在飞机结构中，F111的机翼支承梁（钢结构）和狂风、F14的钛合金中央翼翼盒、机翼盒形梁及整体壁板结构等重要的结构上采用了焊接技术。F22后机身前后梁采用了热等静压钛合金铸件的电子束焊接结构，原苏联20世纪60年代研制的米烙25机体结构的80%（结构重量）是焊接的，焊缝长达4000多m，焊点达到140万个。苏27飞机，大量采用了钛合金材料和焊接技术（60多项发明创新），是其保证飞机性能和减重的决定性因素。用氩弧焊、电子束焊制造了米格29的机身整体油箱和米格33的机头（含座舱）。该油箱与原苏联D16铝合金铆接油箱相比，减重24%。其中，由于1420铝锂合金的密度小，减重12%（若重新设计，可减重15%～16%）；另12%是因为焊接结构省掉金属重叠部分、铆钉、螺栓和密封胶。该油箱可在机场条件下修理，因为该结构补焊后无需热处理工序。俄罗斯皮列亚宁院士1990年在我国讲学时曾说过：“用发展的眼光看，其前景将出现全焊接结构的飞机，不仅可省掉重达几吨的密封件，更重要的是焊接过程比铆接过程更易于实现自动化。”

2.1.2 国内情况

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。表4是某型航空发动机典型电子束焊接件汇总。

2.1.3焊接技术的发展趋势

通过国内外情况对比分析，可看出焊接技术的主要发展趋势是：

1）新型或特种材料及异种材料构件的连接。

2）复杂产品、构件和器件精密连接。

3）焊接过程的自动化与智能控制。

4）太空等特殊环境工作条件下的焊接。

5）复杂焊接产品质量的可靠检测与寿命评估。

6）传统连接工艺的改进及新型焊接工艺方法的开发。

7）绿色连接技术和再利用修复技术。

3 焊接技术在国民经济中的地位和作用

焊接是一种先进的制造技术，它已从单一的加工工艺发展成为现代科技多学科互相交融的新学科，成为一种综合的工程技术，它涉及到材料、结构设计、焊接预处理、焊接工艺装备、焊接材料、下料、成形、焊接生产过程控制及机械化自动化、焊接质量控制、焊后热处理等诸多技术领域。焊接技术已广泛地应用于工业生产的各个部门，在推动工业的发展和产品的技术进步以及促进国民经济的

发展都发挥着重要作用。

焊接技术是机械制造关键技术之一，是许多高新技术产品制造不可缺少的加工方法。例如，世界上最大的1200KW火电机组、700KW水电机组、1300KW 的核电设备、重达1200吨的加氢反应器、航天技术的运载火箭、宇宙飞船、太空站以及微电子技术的元器件都是采用焊接技术完成制造的。不采用焊接技术这些高新技术产品的制造将是很难完成。

焊接技术是保证产品质量的基础，其技术水平高低直接影响到产品的质量和使用可靠性，例如，一台60万千瓦电站锅炉受热面焊接接头达6万多个，一台30万千瓦火电机组耐高温高压焊接接头有5万多个，连用安装接头达8.5万个，如果有千分之一的接头发生质量问题，就有85处隐患，直接威胁着电站的安全。核电主设备，如压力壳、蒸汽发生器、稳压器等，均为焊接结构，都在一回路中，经受辐射、高温、高压等长期作用，如果不慎接头发生泄漏造成的损失是不堪设想的。焊接技术是节能节材取得经济效益的重要手段。例如举世瞩目的三峡工程水电机组，单机容量为70万千瓦，其水轮机转轮直径为9.8米，重达500吨，采用异种钢拼接而成，与整体不锈钢转轮相比，每台可节省材料2000万元，三峡共有26台机组可节省人民币达5.2亿元，其经济效益是十分可观的。

4 我国焊接行业的特点

改革开放20余年来，随着我国社会主义市场经济的进一步成熟，我国焊接行业也有了很大的发展，特别是大型焊接生产骨干企业的焊接生产技术有了显著的提高，但就整个焊接行业来看，我国焊接技术与工业发达国家相比，还存在较大的差距，目前我国行业有以下特点：

1、焊接结构与钢材产量的比例偏低

2、焊接生产机械化、自动化水平低

3、焊接生产工艺落后，手工焊比重过大

4、电焊机产品结构不合理，自动、半自动焊机所占比例低

5、焊接材料产品结构不合理，品种少

结语：

通过大量的资料收集，我深刻的了解了飞机起落架的发展历史，学习了飞机起落架的焊接工艺，并且相信随着飞机、发动机对减重、提高性能的需要，先进

及特种焊接技术起着越来越重要作用。相信中国航空焊接技术在需求牵引，技术推动的相互作用下，一定会取得快速进步。

这次对飞机起落架的结构有了一定的了解之后，为接下来的毕业设计打下了一定的基础，我相信我一定能顺利完成任务的。

文献综述：

[1] 雷先华，航空工业CAE应用简述[J].航空制造技术.2004(2)：40-41.

[2] 郭恩明，航空制造技术的发展及对策[J].航空制造技术.2000(6)：1-8.

[3] 周振丰，张文钺.焊接冶金与金属焊接性.北京：机械工业出版社.1994.

[4] 李亚江，特殊及难焊材料的焊接.北京：化学出版社.2003.

[5] 姜敬先，航空材料的焊接.信阳：空军第一航空学院出版社.1998.

[6] 李亚江，王娟，张永喜，等．焊接修复技术.北京：化学工业出版社。20o5.

[7] 雷世明，焊接方法与设备．北京：机械工业出版社.2005.

[8] 二十一世纪新技术开发的新特点[J]，国际航空.2004(2)：1.