鋁合金焊接工藝技術(shù)展望-免費(fèi)閱讀
【正文】 載人航天和可重復(fù)使用航天器對(duì)焊接結(jié)構(gòu)的可靠性提出了更高的要求。基于這一研究，英國(guó)焊接研究所首先提出了“合于使用”的概念。由于目前技術(shù)水平和生產(chǎn)條件的限制，僅依靠焊后對(duì)焊縫的無(wú)損檢測(cè)尚不能完全評(píng)定焊接接頭的全部性能。這些問(wèn)題都有待于進(jìn)行深入的研究工作。1995年英國(guó)劍橋焊接研究所發(fā)明摩擦塞焊技術(shù)［14］，洛馬公司和國(guó)家宇航局馬歇爾飛行中心進(jìn)行了補(bǔ)焊工藝研究，2000年已用于外貯箱焊接修補(bǔ)。目前，已成功地進(jìn)行了攪拌摩擦焊研究的鋁合金包括：2000系列（AlCu）、5000系列（AlMg）、6000系列（AlMgSi）、7000系列（AlZn）、8000系列（AlLi）。這對(duì)于未來(lái)型號(hào)將應(yīng)用對(duì)氣孔較敏感的S147鋁合金和2195鋁鋰合金有極大的應(yīng)用價(jià)值。氦（He）和氬（Ar）相比，其最小電離能高，在其它條件和參數(shù)相同時(shí)，電弧電壓較高。焊接時(shí)電子槍可以實(shí)現(xiàn)極坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)。 局部真空電子束焊接技術(shù)由于真空電子束焊接工藝是將被焊工件置于真空環(huán)境中進(jìn)行焊接，因此可以得到優(yōu)質(zhì)的焊縫。3 極具前途的幾種工藝技術(shù) 變極性等離子弧焊接技術(shù)（VPPA）1978年，美國(guó)NASA宇航局馬歇爾宇航中心決定變極性等離子弧焊技術(shù)部分取代鎢極氬弧焊工藝焊接航天飛機(jī)外貯箱。每減輕1 kg質(zhì)量可以增加1 kg有效載荷，這樣就增加3 405 kg的有效載荷。至今，1420合金已成功使用了30多年，廣泛用于軍用、民用飛機(jī)和火箭上［3］。國(guó)內(nèi)研制的S147鋁合金與2219鋁合金相類似，生成焊接裂紋的傾向性較低，但生成氣孔的敏感性較強(qiáng)，尤其是熔合區(qū)、密集的微氣孔是影響焊接接頭性能的主要缺陷。基體金屬中含氫量、焊絲及基體金屬表面氧化膜吸附的水分以及弧柱氣氛中的水分都是焊縫氣孔中氫的重要來(lái)源。兩面三層焊時(shí)，清根和封底焊可消除此種裂紋。在“三結(jié)合”攻關(guān)中發(fā)明的“兩面三層焊”工藝（正面打底、蓋面，背面清根封焊）使焊接接頭性能達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。航天工業(yè)鋁合金焊接技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用與材料的發(fā)展有著密切的聯(lián)系，本文將簡(jiǎn)要回顧航天工業(yè)鋁合金焊接技術(shù)的發(fā)展并介紹幾種極有應(yīng)用前景的鋁合金焊接工藝技術(shù)。鋁合金焊接工藝技術(shù)展望摘要 簡(jiǎn)要回顧了航天工業(yè)鋁合金焊接技術(shù)的發(fā)展，并對(duì)國(guó)內(nèi)外鋁合金在航天器上的應(yīng)用情況進(jìn)行了綜述和分析。2 鋁合金焊接技術(shù)的發(fā)展 LD10CS鋁合金焊接回顧早期的一些導(dǎo)彈和遠(yuǎn)程運(yùn)載火箭的推進(jìn)劑貯箱結(jié)構(gòu)材料主要采用AlMg系列合金，特別是退火和半冷作硬化狀態(tài)的LFLF6防銹鋁的應(yīng)用最為普遍。在LD10焊接生產(chǎn)實(shí)踐中總結(jié)得出：如果焊接接頭區(qū)的延伸率不小于3%，則焊接接頭的塑性可以滿足使用要求。同時(shí)由于熱輸入量較大，熱影響區(qū)發(fā)生不同程度的退火或過(guò)時(shí)效，使硬度降低，塑性提高，焊接拉伸試樣斷裂的位置是焊接軟化區(qū)。航天焊接工作者經(jīng)過(guò)不懈的攻關(guān)和努力保證了航天焊接產(chǎn)品的交付和發(fā)射成功。隨著航天技術(shù)的發(fā)展，對(duì)鋁合金的強(qiáng)度和減重提出了更高的要求，鋁鋰合金在近幾十年得到了迅猛的發(fā)展。20世紀(jì)８０年代俄羅斯研制了高強(qiáng)度、高模量的1460（AlCuLi）合金，這種合金由于加入了Sc元素強(qiáng)化，使晶粒和亞晶結(jié)構(gòu)變化，拉伸強(qiáng)度提高30～50 MPa，焊接性能明顯改善。美國(guó)總共生產(chǎn)120臺(tái)SLWT，完成全部航天飛行計(jì)劃［9～10］。航天飛機(jī)外貯箱材料為2219鋁合金，共焊接了6400 m焊縫，經(jīng)100% X射線檢測(cè)，未發(fā)現(xiàn)任何內(nèi)部缺陷，焊縫質(zhì)量比TIG多層焊明顯提高。同時(shí)，電子束高的能量密度使焊縫較窄，深寬比大，焊接應(yīng)力和變形較小，在工業(yè)各領(lǐng)域尤其是國(guó)防工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。電子槍徑向移動(dòng)采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，光柵尺檢測(cè)位移；圓周方向轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，光碼盤檢測(cè)器角位移。因此，氦弧焊電弧溫度高，焊接熱輸入量大，也具有更高的能量密度，與氬弧焊相比熔深較大，焊接缺陷特別是焊接氣孔較少。 攪拌摩擦焊技術(shù)宇航工業(yè)飛行器結(jié)構(gòu)大量使用鋁合金，由于某些材料熔焊焊接性不良不得不采用鉚接結(jié)構(gòu)。美國(guó)波普公司的空間防御實(shí)驗(yàn)室在1998年將此技術(shù)
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