电子束焊接在航空航天工业中的应用_陈国庆

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1、论坛FORUM电子束焊接在航空航天工业中的应用ApplicationofElectronBeamWeldingTechnologyinAerospaceIndustry哈尔滨工业大学现代焊接生产技术国家重点实验室陈国庆张秉刚冯吉才哈尔滨工业大学力学博士后科研流动站孙毅航空航天工业的发展无疑是新技术、新工艺和新材料研究与应用水平的综合体现，焊接技术作为一种重要的加工方法在飞机发动机及运载火箭制造中始终处于至关重要的地位。焊接技术的进步与发展不仅能给航空航天结构减重，而且还能为其性能的提高提供技术支持。航空航天工业的发展无疑是新现状，

2、并对其今后的发展作了展望。型机械等工业部门应用，全球电子束技术、新工艺和新材料研究与应用水焊接技术较先进的国家是德国、日平的综合体现，焊接技术作为一种重电子束焊接技术的研究本、美国、独联体各国及法国等。要的加工方法在飞机发动机及运载发展现状在电子束焊接设备的研制开火箭制造中始终处于至关重要的地电子束焊接（EBW）是利用电发方面具有实力的国家及公司有位。焊接技术的进步与发展不仅能子枪中阴极所产生的电子在阴阳极德国的PTR精密技术有限公司、英给航空航天结构减重，而且还能为其间的高压（25~300kV）加速电场作国的剑桥真空工程有限公司

3、以及性能的提高提供技术支持。用下被拉出，并加速到很高的速度英国焊接研究所（TWI）、法国的电子束焊接具有能量密度极（0.3~0.7倍光速），经一级或二级磁TECHMETA公司以及乌克兰的巴顿692高（10~10W/cm）、容易实现金属透镜聚焦后，形成密集的高速电子电焊研究所等。材料的深熔透焊接、深宽比大（可达流，当其撞击在工件接缝处时，其动上述几家公司及研究所的电子70∶1）、焊缝热影响区小、焊接残余能转换为热能，使材料迅速熔化而达束焊接设备在国际上都有较高的知变形小、焊接工艺参数容易精确控到焊接的目的。名度，所研发的电子束焊机各

4、有其适制、在真空环境下焊缝纯净、重复性当前，国内外在电子束焊接技术用性及特点。其中乌克兰巴顿研究和稳定性好等特点，这些优势是其他领域取得了较快发展，获得了很多优所生产的中高压电子束焊机技术成[1-4]熔焊方法难以比拟的，因而电子束焊异成果。熟、性能稳定，在前苏联的航空宇航接在航空航天这些高技术制造领域1国外电子束焊接技术的研究发展焊接试验中得到了成功的实践应用；正日益得到广泛的应用。现状而法国TECHMETA生产的焊机在低本文在介绍电子束焊接技术研经过几十年的发展，目前全世界中压方面有着优异的综合性能。究发展的基础上，概括总结了电

5、子束已有几千台电子束焊接设备在核工随着电子束焊接技术在各个工焊接技术在航空航天领域中的应用业、航空宇航工业、精密加工业及重业领域的渗透应用，特别是其在精密42航空制造技术·2011年第11期WeldingTechnologyinAerospaceIndustry航空航天焊接技术加工、原子能及航空航天领域的良跟踪世界电子束焊接技术的发展，并综合力学性能，极大地降低了成本，好应用前景，使得各国的研究者竞开始了电子束焊接设备及工艺的研提高了生产率。相展开了对电子束焊接基础理论及究工作。中航工业北京航空制造工应用技术的研究。国外已定型生产

6、程研究所、广西桂林电器科学研究所电子束焊接技术60~300kV的电子枪，特种材料、异种及中科院沈阳金属研究所均是最早在航空工业的应用材料、空间复杂焊缝、变截面焊缝的开展此项工作的几家单位之一。这当前航空航天对电子束焊接技电子束焊接已用于生产，已开始焊缝三所均分别自行研制出了中高压的术研究的需求主要体现在新材料焊自动跟踪、焊缝加丝等研究。电子束真空电子束焊接设备，并用其成功进接与特种焊接研制、焊接热过程和应打孔已成为生产线成熟工艺，打孔行了一系列的电子束焊接理论探讨力应变计算机模拟与仿真以及大厚速度可达每秒加工几十个到几万个及工艺试

7、验，为我国电子束焊接技术度钛合金焊接工艺技术等几方面，进小孔，最小孔径可达0.00lmm，深径的起步及发展作出了贡献。随着我一步扩大电子束焊接技术在航空航比可达30。电子束焊已用于运载火国对外开放的不断深入，进入20世天领域的应用，解决高强钛合金、超箭、航天飞机等主承力构件等大型结纪80年代以后，我国多家科研单位高强钢以及大厚度材料框和盒形梁构的组合焊接，飞机梁、框、起落架部及大型工业企业对外引进了国外的等结构的焊接工艺已成为电子束在件和发动机整体转子、机匣、功率轴先进电子束焊接设备，从而使我国我国航空航天工业应用中的工作重[7-

8、8]等重要结构的焊接，以及核动力装置的电子束焊接技术在研究与应用上点。压力容器的制造。美国、独联体各国逐步发展壮大，至今已研制生产出俄罗斯和西方发达国家电子束的研究人员利用电子束对碳钢、合金不同类型和功能的电子束焊机上百焊接技术发展迅速，已在许多飞