4.2 電子束焊接技術(shù)在大飛機(jī)制造中的應(yīng)用分析^[4]

4.2.1 飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)

我國目前尚沒有可用于大飛機(jī)的國產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)，要解決這一問題，有2條途徑，一是國外進(jìn)口，二是自行研制。從目前的技術(shù)水平看，先期很有可能進(jìn)口國外的先進(jìn)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)，從長遠(yuǎn)利益來看，必須自行研制。因此，自行研制國產(chǎn)大飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)勢在必行。大飛機(jī)用發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)雖然與軍用發(fā)動(dòng)機(jī)有很大不同，但其核心機(jī)的結(jié)構(gòu)形式、選用的材料、制造技術(shù)等與軍機(jī)在很大程度上是相同的，軍機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)制造中采用電子束焊接的部件，在大飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)中同樣可以采用電子束焊接技術(shù)。大飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)中的鈦合金低壓風(fēng)扇轉(zhuǎn)子、鈦合金高壓壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子、高溫合金高壓壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子、高溫合金燃燒室組件以及燃燒室外套等核心機(jī)零部件均可以采用電子束焊接技術(shù)。所涉及的材料有TC4、TC11、Ti17等鈦合金材料，GH188、GH536以及鍛鑄態(tài)GH4169等高溫合金材料。鈦合金、高溫合金是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的重要支撐材料，最適合電子束焊接的真空環(huán)境焊接。我國在軍用發(fā)動(dòng)機(jī)部件電子束焊接方面，技術(shù)已相當(dāng)成熟。將電子束焊接技術(shù)應(yīng)用于大飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的制造中，技術(shù)上是完全可行的，而且我國發(fā)動(dòng)機(jī)企業(yè)在近年來的轉(zhuǎn)包生產(chǎn)中，已經(jīng)為國外大型民用飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)提供了大量的電子束焊接的零部件，使我國發(fā)動(dòng)機(jī)部件的電子束焊接技術(shù)水平達(dá)到了國際先進(jìn)水平，國內(nèi)完全有能力承擔(dān)大飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)部件的電子束焊接。

圖1 CMF56渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)

4.2.2 大飛機(jī)機(jī)身

我國在民機(jī)和軍機(jī)主承力構(gòu)件中采用電子束焊接技術(shù)制造的并不多。目前國內(nèi)由于沒有大型先進(jìn)鍛造設(shè)備，再加上鍛造工藝技術(shù)不夠成熟，因此，整體鍛造大型承力結(jié)構(gòu)存在較大困難。對于飛機(jī)大型承力結(jié)構(gòu)，采用電子束焊接拼裝加數(shù)控加工的方法進(jìn)行制造，是符合我國國情的一種理想選擇，既可以降低研制成本又可以縮短研制周期。大飛機(jī)制造中，飛機(jī)起落架的制造可以采用電子束焊接。國外在飛機(jī)起落架的制造技術(shù)上不同程度上采用電子束焊接技術(shù)。#p#分頁標(biāo)題#e#

4.2.2 電子束焊接設(shè)備

由于大飛機(jī)項(xiàng)目屬于民用飛機(jī)，對飛機(jī)各個(gè)部件的使用壽命和可靠性提出了更高的要求。因此，需要采用大功率、高精度、高可靠性、多功能的自動(dòng)化電子束焊接設(shè)備，進(jìn)行大飛機(jī)部件的電子束焊接。此外，如大飛機(jī)中的起落架零件長約2000mm，回轉(zhuǎn)直徑達(dá)1500mm；而鈦合金承力框的外形尺寸大、直徑達(dá)4000mm之多，需求大型真空室的電子束焊機(jī)才能滿足其焊接需要。業(yè)內(nèi)人士建議焊接大飛機(jī)零部件（特別是發(fā)動(dòng)機(jī)零部件）的電子束焊機(jī)，應(yīng)選用150kV的高壓電子束焊機(jī)。

4.3 電子束焊接在典型航天產(chǎn)品中的應(yīng)用^[5]

宇航技術(shù)中所用的各類火箭、衛(wèi)星、飛船以及空間站等的結(jié)構(gòu)件、發(fā)動(dòng)機(jī)，以及所用的各種儀器都有一些共同特點(diǎn)：不僅要求零部件質(zhì)量極其可靠，能經(jīng)受各種惡劣環(huán)境，而且要求零件尺寸小，重量輕，密封性好。這對航天器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選擇及加工工藝都提出了極為苛刻的要求，實(shí)踐證明電子束焊接作為一種有效的熔焊方法，是解決這些技術(shù)難題的有效工藝手段之一：1，艙外航天服承力結(jié)構(gòu)主體；2，火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室身部；3，鈦合金方向舵；4，波紋管組合件；5，火箭推力噴管；6，發(fā)動(dòng)機(jī)空心長軸。

4.4 異種材料連接的可行性分析^[6-7]

　  電子束在異種材料的連接中具有其它方法無法比擬的優(yōu)越性#p#分頁標(biāo)題#e#。對于同種材料不同系列以及冶金相容性較好的異種接頭已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)較滿意的連接，但對于易生成金屬間化合物等脆性相的異種金屬接頭或金屬與金屬間化合物材料之間的電子束焊大都采用添加過渡金屬或偏束的工藝，尚不能得到性能十分優(yōu)良的接頭。預(yù)熱和焊后后熱能夠降低焊接熱應(yīng)力，但目前的電子束焊接設(shè)備只能實(shí)現(xiàn)局部加熱，還不能實(shí)現(xiàn)整體預(yù)熱和整體焊后后熱，因此對熱應(yīng)力的緩解效果還十分有限。因此，今后的研究在進(jìn)一步改進(jìn)焊接工藝的同時(shí)，還應(yīng)該從設(shè)備改進(jìn)入手，使電子束焊接設(shè)備盡量實(shí)現(xiàn)多功能化，能夠滿足更多新工藝的需求，以更好的實(shí)現(xiàn)異種材料的連接。