焊接技术在飞机起落架中的应用

焊接技术在飞机起落架中的应用

【摘要】：对用手工钨极氩弧焊(TIG焊)代替目前航空领域中采用的手工电弧焊(SMAW焊)焊接飞机起落架进行了初步探究,得出了TIG焊焊接工艺参数。在改进焊接方法与工艺参数上进行了初步尝试,采取TIG焊代替SMAW焊,工艺简便、快速,焊接效果比较理想。该工艺的应用与推广,客服了野外现场抢修的困难，对于我军野外现场抢修具有显著的军事、经济效益。

关键词：TIG焊飞机起落架 SMAW焊

1、前言

随着经济的全球化和航空技术的快速发展，航空工业呈现出新的变化和发展趋势。它的这种变化和发展正日益影响着我们的生活和工作，同时对于“神七”宇宙飞船、“嫦娥奔月”计划、载人航天工程、新一代大型运载火箭及新型卫星等航空航天型号的需求，也使得航空工业变的越来越重要。因此快速发展航天工业成了我们的一大任务。那么如何推动航空技术的发展呢？我们可以从焊接这一方面来进行考虑。

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，先进的焊接技术将起着越来越重要的作用。新材料、新结构和新工艺的有机结合，使得焊接技术成为航空制造领域的主导技术之一。通过焊接技术把不同材料、形状、结构和功能的零部件连接成一个复杂的整体，不仅简化了构件整体加工的工序，而且节省了材料，提高了生产效率。今后的发展应是新的焊接方法的扩大使用，传统焊接技术的升级

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从新的

成果中获得新的起点。80年

代初，为了满足研制高水平、

高性能飞机的需求，制造商

越来越多地采用焊接结构，

其中电子束焊作为一种先进

焊接技术，已广泛应用于飞

机主要承力构件的制造，与

此同时，也有一些其它的焊接技术被广泛地应用，例如：激光焊、搅拌摩擦焊等

等。它们的应用，给国家创造出了明显的经济和社会效益。

新型材料和新型构件的出现对焊接技术提出了新的课题，成为焊接技术发展的新力量。许多新型材料如钛合金、镍基、铁基高温合金、陶瓷等的连接，特别是异种材料之间的连接，采用传统的焊接方法是行不通的，埋弧焊、等离子焊、电阻焊、钨极氩弧焊等焊接方法于是应运而生，解决了许多了以前所不能解决的问题，为航天事业的发展打下坚实的基础，为寻找更优化的焊接方法作先导和参照的作用。

新产品、新构件和新器件对焊接技术提出了新的要求，促进传统焊接技术的完善和对新型焊接技术的研发，以满足发展的需求，如精密钎焊、加活性焊剂的氩弧焊、真空扩散焊、螺旋焊等，焊接技术由于其工艺的复杂性，以及对疲劳强度、应力变形、脆性断裂、焊接质量的要求，使得焊接对机械化、自动化、智能

化的程度高。

3、飞机起落架在焊接工艺中遇到的问题

飞机起落架是飞机起飞、着陆和停放的重要

装置，是支撑整个飞机重量的重要部件。它要有

承受静力载荷、冲击载荷以及疲劳载荷的能力，

因此它所采用的材料应具有高强度和抗裂纹扩

张的能力。而钛合金因具有很高的强度、良好的

焊接性和耐热性而被广泛地应用于焊接中，但同

时它在焊接中也存在以下缺陷：

(1)脆化

钛是一种活泼金属，在焊接高温下钛很容易

被氧化。焊接时焊缝金属和高温近焊区，不管是

哪个部位，如果不能受到有效的保护，就很容易受到空气等杂质的污染而受到脆化。尤其是焊缝区，一旦受到污染，它脆化的程度就会更严重。

(2)裂纹

由于钛和钛合金中硫、磷、碳等杂质很少，低熔点共晶很难在晶界出现，有效结晶温度区间窄，加之焊缝凝固时收缩小，因此很少出现焊接热裂纹，但如果保护不好，会出现应力裂纹和冷裂纹

（3）气孔

气孔是钛合金焊接中最常遇到的焊接缺陷，它的形成主要是因为焊缝区，特

别是焊接端面被水分、油污等污染所致。因此，要格外注意母材及焊丝的预防气孔的处理。

4、飞机起落架的焊接方法

4.1 焊接方法的选择

关于飞机起落架的焊接方法有许多种，如火焰钎焊、手工电弧焊、真空扩散焊等。火焰钎焊焊接过程中操作不方便，焊接接头强度太低，不利于保证焊接质量，且火焰钎焊过程中所使用的溶剂（CJ301）加热熔化时四处流动，冷却后形成易碎的玻璃体，需要进行清洗并烘干处理等。最重要的是，火焰钎焊焊接接头电阻率较大，影响其导电性能；真空扩散焊虽可获得优质接头，但设备昂贵，对工艺要求苛刻，生产效率不高。对于飞机起落架，我们常用的是手工电弧焊，它虽能达到焊接的要求，但在焊接的过程中，对焊缝的污染较大，并且由于人手存在晃动，对焊缝也是非常不利的。通过综合分析和对比，非熔化极钨极氩弧焊（TIG）属于热输入大、功率大和热量集中的熔焊热源。采用TIG焊作为飞机起落架的焊接，不仅弥补了上述几种方法的不足，而且可以大大提高焊接接头的机械性能、导电性能和生产效率。采用非熔化极钨极氩弧焊，再采取必要的热工艺等措施，会使焊接效果更佳。

4.2 飞机起落架的TIG焊的优点

(1) TIG焊的可焊金属多,氩气是不活泼的气体,它不溶于金属，也不与空气发生反应。并且TIG焊接过程中电弧还有自动清除焊件表面氧化膜的作用。因此，可以成功的焊接其他方法不易焊接的高温合金、难熔活性金属、不锈钢、有色金属及其合金。

(2)保护效果好，焊缝质量高。Ar是最稳定的惰性气体之一，它不溶于液态金属生成气孔，所以保护性能十分优良。焊接过程基本是金属熔化与结晶的简单过程，因此焊缝质量高。

(3) 钨极电弧稳定，即使在很小的焊接电流下仍可稳定燃烧，特别适用于薄板，超薄板材料焊接。

(4)由于填充焊丝不通过电弧，故不会产生飞溅，焊缝成形美观。

(5)它适合不开坡、不加填充金属的薄板及全位置焊且在焊缝区无熔渣。

(6）焊接过程易于实现自动化。