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1航空工业焊接的新趋势麻省理工学院帕特里西奥楼门德斯摘要焊接在航空业正经历着令人振奋的发展。广泛应用计算机和改善设备和设计新材料塑造的方式焊接,是实施过程和产品正在设计的主要要方法。有一种普遍的趋势,减少铆钉在在飞机结构组件的使用有一种普遍的趋势.扩散焊和激光,电子束焊接是在加入材料情况下使用的。军用飞机的电子束焊接在加入钛合金下使用,并且有扩大趋势.大型商业飞机的激光束焊接,慢慢取代铆钉在大部份机身上使用,航天工业也显示航空业界承诺一些新的进程的发展.其中包括搅拌摩擦焊接和变极性等离子弧焊,这已经被应用火箭的关键部件上,目前,铸件在飞机有日益增加的趋势,这样开辟了新的机遇和挑战.而一些进程,包括扩散焊接铝合金和线性摩擦加入叶片盘。似乎并没有得到广泛应用.本文侧重于焊接的基础,就其影响的焊接航空组件,以及对趋势的行业的预计,因此是一项基本的水平。维修焊接,无损检测,钎焊是本文章讨论的范围。导言焊接的过程,就是人类一个古老的处理金属的过程.其在历史上的大多数的时间,它一直被视为一个粗浅的艺术或施工技术.19世纪推动现代焊接新的发展而且发展趋势比以往任何时候都要快.不同的焊接工艺可以由不同强度的热源融合.也揭示了许多重要的趋势当中,渗透率衡量的比例,深度,宽度(四/瓦特)焊缝截面的急剧增加与热源强度有关。这允许较高的焊接速度,使得焊接过程更有效率.一个更有效率的过程中在焊接过程中需要较少的热输入,从而形成一个强大的焊缝.较小的热源,移动速度更快,也意味着停留时间在任何特定的点的时间大大减少.如果停留时间太短,在过程中,无法手动控制,必须加以自动化,最低的时间,仍然是可以手动控制的对应的电弧焊接(约0.3秒).因此,他们只能用自动控制热源更激烈的的焊接.焊接工艺在更加集中热源的地方创建一个较小的热影响区(HAZ组织)和形成较低后焊缝扭曲力.它可以推断所带来的好处是更加集中热源,资本设备的费用大约与强度热源成正比的.航空业的特点是低单位生产,单位成本较高,在营运条件极其严重情况下,焊接就十分重要了,这些特征对较昂贵的和更集中热源如等离子弧,激光束和电子束焊接作为焊接进程的选择,是焊接的关键部件的重要选择焊接过程在航空业中的使用.摩擦焊接)在这个过程中,通过机械变形加入金属。既然没有熔化,就不存在基础的材料熔化凝固现象的相关缺陷.这个过程中可以加入铝起落架组件,组成了一个比较简单的横截面.性摩擦(微动)焊接被认为是由通用电气公司和普惠公司发明的一种替代,为制造和修理高温合金盘为喷气发动机.虽然没有透露这些进程,他们也会演变成商业应用.搅拌摩擦(搅拌摩擦焊)契维语在1991年发明了这一焊接方法,这是一个坚实的焊接进程,通过机械变形加入金属,2在这个过程中,圆柱等工具与异型探头旋转,慢慢地陷入了联合线之间的两块资产负债表或板材,这样就对接在一起,这个过程可以焊接以前报告铝合金飞机结构在使用.实力焊缝与弧相比是弧30%或50%.在一些小热影响区的地方,残余应力,微观结构也得到了改变.波音公司出了1500万美元的投资在使用搅拌摩擦焊焊接助推器为三角洲的范围的国家运载火箭,这是美国的第一生产搅拌摩擦焊的地方.1998年8月,在德尔塔II,首次发射一个使用搅拌摩火箭.这一进程目前正在考虑加入铝berilium合金,如2005年,为中央智囊团的航天飞机,就得到了应用。钛合金也有其他航空用途.作为搅拌摩擦焊的一种,为了更好地使用,它可以取代等离子弧焊(足)和电子束焊接(电子束焊接),在一些具体的应用中用铝和用钛是有分别。闪光焊为是一种在熔化过程中,应用一对焊接接头焊接在短期的内弧和压力而作用的。这是能够产生强大的焊缝的基础材料.这个过程可以焊接铝和表面耐高温合金使用没有特别准备或屏蔽气体。它可以焊接各种复杂的截面,这是用在航空业加入环喷气发动机,主要是出于耐高温合金和挤压铝构件的作用而考虑的。气体金属弧焊这个过程中,其中一个是世界上进心最热门的焊接工艺,因为它的灵活性和低成本是呆以广泛使用在航空业.缺点是大尺寸的热源处理流程,与如电子束焊接,运作)的焊缝有着不太好的力学性能.这个过程是在主要的焊接工艺用于建造该燃料和氧化剂坦克火箭(2219为第一阶段),目前应用在自动焊接的叶片爱国者导弹上.这些叶片由一个框架174pH值超级不锈钢组成,其中金属薄板的相同的组成是welded8,此应用程序的好处,从成本降低,而可靠性增强。钨极氩弧焊(氩弧焊)氩弧焊可以使用比的GMAW更激烈的热源.因此,它可以产生较小的焊缝,从而降低的成本。对于大多数结构,在应用这一过程中,不能与其他焊接方法如电子束焊接,激光焊接或等离子弧相焊接相单混用。氩弧焊是一起使用的GMAW与焊接在2014年和2219的铝合金在燃料和氧化剂坦克在土星vrocket7使用.梅塞施米特bölkowblohm在德国目前使用的GMAW为喷嘴延长镍,阿丽亚娜发射vehicles9上也使用过这种焊接.大部分的焊接主要表现在商用飞机及对管道及油管使用焊接.这个过程也可以用在换热器的核心上,喷气发动机百叶窗和排气外壳上,不锈钢和inconel1无论是在商业和军事都得到了使用.不锈钢叶片在多伦多也用在堵塞焊缝在爱国者导弹也得到了使用.允许应用到航空焊接结构的组成部分包括弧长控制和救济的应力用散热器在焊接上,这项技术,是由洛克希德马丁公司在土卫六四运载火箭上使用的.它是一种通过测量电弧电压来测量所期望的渗透率.这种技术在中国北京航空制造技术研究所也得到了应用.它已用于喷气发动机案件中的耐热合金和火箭燃料箱的铝合金。在这方面的技术,散热器步道背后的焊接电弧就是这样一种方式,他们的热领域的互动,大大降低了氩弧焊的过程产生的残余应力和扭曲力.企图以取代铆由多伦多的焊接迈出皮肤板尚未成力,但由于严重歪曲了一些问题.3等离子弧焊使用constricted弧之间的nonconsumable电极和熔池(转移弧)或之间的电极和制约喷嘴(nontransferred弧),如果热强度不够高,这个过程是不可以运作,类似一个小孔模式,有人认为,激光或电子束焊接,虽然与规模较小但渗透率最高.这个过程是用于焊接的先进的固体火箭发动机,使用材料是惠普9430钢.其中一个最新的变化,就是霍巴特兄弟将这个过程如变极性等离子弧焊焊接(vppa)商品化.这种变化在航空航天工业焊接较厚路段铝合金,特别是为外部燃料箱的航天飞机得到了使用.这个过程中熔化的是在小孔模式中进行的.不好的一部分,是循环提供了一个阴极清洗铝工件,而好的部分,提供了理想的渗透和熔融金属流.测试结果表明,最佳占空比为这个过程中涉及的负序电流1520MS和一个积极的25的电流中,一个积极作用是当前的30801高于负序电流.集中供热原因是为了明显减少角扭曲力.激光焊接这个过程,优势是电子束焊接技术可以提供最集中的热源焊接,更高的精度,焊缝质量和规模较小的扭曲.这个过程是用于焊接喷气发动机部件,其由耐热合金制成,如hastelloy,激光加工燃烧在普惠公司喷气发动机jt9d,pw4000,pw2037和F100○–22019得到了运用.激光焊接将很快取代铆在空中客车318飞机中使用.显着的优点是可以预期并取得的取代铆接接头的不足.铆,估计消费占制造业的40%左右.电子束焊接如上所述,高强度的电子束产生焊缝与热影响区小,这个过程中的优势,电子束对熔融金属的对接已没有问题.不过,它需要在真空中运作.这一特点在使用这一进程中,特别适合焊接钛合金而不能焊接在一个开放的气体中的部件.钛合金被广泛用于军用飞机,因为它重量轻,强度高,性能在高温下也较好.应用电子束焊接,以焊接钛部件的军用飞机一直在不断扩大.塔员额和机翼部件在Ti6Al4V和f15战斗机也得到了广泛的应用.机翼盒举行可变几何的翅膀,在旋风式战斗机,如f14雄猫得到了使用.在控制系统中,以及在以及在实施电脑自动化中有着显着的差异.这项新技术,使连续一通焊缝超过曲线和曲面,并通过不同厚度来进行.波音公司的F22的关键结构部件现在用钛电子束焊接这种方式来焊接的.F22是第一次飞机在60年的特点焊接机进行的.前的前身用了铆接铝.将他们焊接在一起.最近的应用的钛铸件在F22战斗机的焊接出现了问题,因此延迟开始生产时间至少五个月.俄罗斯能源火箭应用电子束焊接建造该氧气和油缸.由于庞大真空,是造成当地密封与铁电产生影响.扩散焊4这是一个固态焊接,在焊接过程中在焊缝所在处产生应用的压力,在高温下,该件没有宏观变形或相对变化.航空业是主要用户是dfw,这个过程已证明,超塑成形(SPF)则钛合金特别有用相结合.在这种情况下,复杂的几何形状可以得到在短短得到应用.在某些情况下替代铆接铝构件,从而使成本降价.传统的制作由500紧固件构成的16个部分,并一起进行.有人建议,以取代设计,整体加筋所产生的SPF/dfw会得到很好的作用.应用的SPF/dfw可以减少了原来的铆接的铝材构件,来自76个详细的零件和1000紧固件,以钛金属版只有14个细节和90紧固件与总成本可节省30%左右.成功的SPF/dfw钛刺激了大量的研究与目标,完成了类似的过程与铝焊接过程.dfw钛和铝钛根本区别是钛可以解散其氧化物而铝不可以,因此,剩余氧化氮在界面形成铝联合,极大地降低了力量的焊接在焊接中的扩散.这个问题已妨碍了SPF级/dfw铝的普遍采用.结论驱动的成本和重量的积累,技术进步使得更换铆钉和紧固件与焊缝得到紧密的结合.在商用飞机中,一些铆接铝构件由SPF级/dfw钛的替代品(SPF级/dfw铝仍处于试验阶段)形成了一种趋势.在不久的将来,空中客车飞机(a318和a3xx)功能将机身出现激光焊接,以在飞机上的形成.展望进一步,迈向未来,这是有可能将搅拌摩擦焊用于对飞机结构组件的焊接,它可以可靠地加入合金系列等材料.变极性等离子弧焊焊接(vppa),原本是设计为空间应用可能深入飞机工业入中的厚度较厚的铝。实施计算机控制使用电子束焊接钛合金的应用程序在过去是不可行的,制造业等焊接第一次为喷气式战斗机机身中使用,电子束焊接钛在未来的军用飞机的运用将增加,这种预期是合理的,在飞机使用铸件正在增加,这必将带来新的挑战。ProceedingsoftheconferenceNewTrendsfortheManufacturingintheAeronauticIndustry,Hegan/Inasmet,SanSebastián,Spain,May2425,2000,pp.2138.NEWTRENDSINWELDINGINTHEAERONAUTICINDUSTRYPatricioF.MendezMassachusettsInstituteofTechnologyCambridge,MA02139,USAAbstractWeldingintheaeronauticindustryisexperiencingexcitingdevelopments.Thewidespreadapplicationofcomputersandtheimprovedknowledgeanddesignofnewmaterialsareshapingthewayweldingisimplementedandprocessandproductarebeingdesigned.Thereisageneraltrendtoreducetheuseofrivetsinstructuralcomponentsinairplanes.Diffusionweldingandlaser,andelectronbeamweldingareusedtojointhematerialsinthesecases.Inmilitaryairplaneselectronbeamweldingiscontinuallygaininggroundinthejoiningoftitaniumalloys.Inlargecommercialplaneslaserbeamweldsareposedtoreplacerivetsinlargepartsofthefuselage.Somenewprocessesdevelopedforthespaceindustryalsoshowpromisefortheaeronauticindustry,amongthemfrictionstirweldingandvariablepolarityplasmaarcwelding,whicharealreadybeingusedforcriticalapplicationsinrockets.Acurrenttrendofincreasingtheuseofcastingsinnewerairplanesopensupnewopportunitiesandchallenges.
编号:201311171702377598    大小:76.50KB    格式:DOC    上传时间:2013-11-17
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英文资料库上传于2013-11-17

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