搅拌摩擦焊在飞机制造工业中的应用

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1、专题综述搅拌摩擦焊在飞机制造工业中的应用ApplicationofFrictionStirWeldingtoAircraftManufacturingIndustry中国搅拌摩擦焊中心　　栾国红　郭德伦　张田仓　韦　依[1][摘要]在总结和分析国外搅拌摩擦焊技术发展角度考虑具有显著的优越性。例如,在飞机上的应的基础上,详细地阐述了此技术在飞机制造业中的优用可以减少零件数量和库存,降低装配费用,减少设计越性及应用。成本,减少维修费用等;同时搅拌摩擦焊代替铆接可以关键词:搅拌摩擦焊　飞机制造　应用降低接头重量

2、;对于给定的应力水平而言,搅拌摩擦焊[ABSTRACT]Onthebasisofsummarizingand可以消除铆接和螺接的紧固孔引起的应力集中,提高analyzingFSW(FrictionStirWelding)technologydevel2飞机的疲劳性能和所必需的安全检验阈值以及时间间opmentabroad,theadvantagesofthistechnologyandits隔;消除板-板对接连接中的结合面,防止潮湿介质的applicationtoaircraftmanufacturing

3、aredescribed.入侵和腐蚀;消除不同材料紧固连接需要的紧固件和Keywords:Frictionstirwelding(FSW)Aircraft可能的电势腐蚀作用;免去密封介质和局部材料保护manufacturingApplication等。1.1　降低系统制造成本世界范围的航宇工业正在探索扩大搅拌摩擦焊技搅拌摩擦焊技术为轻型铝合金结构的低成本、无术在飞机、喷气发动机和空间飞行器上的广泛应用,为紧固件的可靠连接提供了可能性,而且已经在航宇飞飞机制造业提供一个根本性的变化。行器的制造过程中的成本控

4、制上得到突破性进展[2]。经过多年研究,目前搅拌摩擦焊可以焊接厚度为目前飞机制造中零部件的装配连接使用了大量的铆接1～75mm的铝合金材料,焊接速度从5mm/min提高和螺栓连接结构,如在空中客车A340飞机上使用了到12000mm/min。国内外公布的研究数据表明(图超过100万个铆钉。如果用搅拌摩擦焊接代替铆接,1),搅拌摩擦焊接头的多项机械性能基本接近或优于一方面搅拌摩擦焊具有比铆接更快的制造速度(因为母材。接头外观平整,性能优良;焊接过程无熔化、飞搅拌摩擦焊准备简单,装配方便,操作程序少,焊接速溅

5、、烟尘、弧光,低变形,不需要添丝和保护气体。搅拌度快);另一方面搅拌摩擦焊不需要添丝,不需要对接摩擦焊是一种高效、节能、环保型的新型连接技术。束缚条,不需要加强板,不需要粘接密封介质,没有紧固铆钉和高锁,在减少制造过程库存零部件的同时,大大减轻了飞机连接装配的重量。搅拌摩擦焊在航宇飞行器上的一个成功应用是波音公司的DeltaⅡ,Ⅳ型运载火箭铝合金燃料筒体的焊接,DeltaⅡ型运载火箭于1999年8月实现首次空间飞行。搅拌摩擦焊作为一种低成本的制造技术,用来代替气体保护熔化焊接(GMAW和APPW),大幅度

6、降低了系统费用;同时使单个燃料筒体的制造周期由原来的23d,缩短为6d。1.2　提高飞机制造效率图16082铝合金拉伸和塑性机械性能传统的飞机结构多为机械连接的装配方法,零件Fig.1Tensileandplasticmechanicalpropertiesof多,速度慢,制造步骤复杂,不容易实现生产装配自动Alalloy6082化。但搅拌摩擦焊技术在飞机制造领域的应用,可使飞机高成本、大件加工、机械连接方式变为低成本、小件焊接、整体成型结构方式,有效提高了飞机制造装配1　搅拌摩擦焊在飞机制造中的优越性的

7、效率,缩短了飞机零、部件的制造装配周期。搅拌摩擦焊技术从制造成本、重量和连接质量的另外,搅拌摩擦焊技术对硬件要求较低,完全可以202002年第11期专题综述通过对传统机床设备的改造,或在现有机械设计和加2　搅拌摩擦焊在飞机上的典型应用工能力的基础上完成。而且焊接过程没有飞溅、电弧等强烈的电磁干扰,易于实现过程数字控制和生产自基于搅拌摩擦焊在制造、装配生产中的诸多优越动化。目前国外公司已经在数控多坐标铣床和焊接机性,虽然这种连接技术的发明时间不长,但在新型火器人系统上应用搅拌摩擦焊技术,实现搅拌摩擦焊的箭、

8、船舶、高速列车、汽车等领域已经得到成功应用。变截面或空间曲线轨迹的焊接。波音公司已经成功地同时,在飞机制造领域,新材料、新工艺的应用也是提实现了复杂结构的飞机门的曲线搅拌摩擦焊焊接;另高飞机性能、降低制造成本的一种有效途径,所以世界外在战斗机的裙翼上成功地实现了薄板T形接头的范围内与飞机制造公司相关的研究所,除了完成许多[2]搅拌摩擦焊连接,并且进行了相关飞行测试。搅拌摩擦焊的基础研究外,还针对飞机的特殊零部件1.3　提供新的