电子束焊接技术在我国星船容器研制中的应用

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1、镍述航天制造技术曼置曼皇皇鼍II皇曼詈曼鲁皇曼毫葛曼曼鼍皇皇暑鼍!詈皇皇曼皇曼!皇皇皇皇曼篁墨鼍鼍曼置量皇!鼍量皇曼曼曼喜皇鼍皇鼍曼鼍鲁曼曼鲁量皇曼鼍置皇鼍曼曼鲁皇鼍詈詈鼍皇曼皇皇鼍量量鼍皇曼皇皇皇鼍皇量!詈詈皇电子束焊接技术在我国星船容器研制中的应用何俊张永和张涛(兰州空间技术物理研究所，兰州730000)摘要：简要介绍了电子束焊接技术的发展现状及其优势特性，概述了我国星船用各类容器的功能与焊接特点，针对我国现有的星船容器品种和电子束焊接的实际应用进行了分类阐述，详细论述了星船用典型贮箱和气瓶的焊接接头结构形式和焊接生产过程中的技术要点，并就星船研制中存在的焊接共性问题进行了归纳分析，提出一

2、些相应的对策与建议。关键词：电子柬焊接；贮箱；气瓶；应用ApplicationofElectronBeamWeldingTechnologyinManufactureofTanksHeJunZhangYongheZhangTao(LanzhouInstituteofPhysics，Lanzhou730000)Abstract：Thepaperdescribedthedevelopmentandadvantagesofelectronbeamwelding，andsummarizedthefunctionsandweldingcharacteristicsofthevarioustypesoft

3、anks．ThepracticalappHcationsofelectronbeamweldingwereexpounded，thenthestructureofweldedjointsandproductionprocessweFealsodiscussedindetailaboutthesatellifictankandvessle．Somecountermeasuresandsuggestionswereproposedafterthecommonproblemsinthepresenceofweldingweresummarizedandanalyzed．Keywords-electr

4、onbeamwelding；tank；vessel；application1引言电子束焊接起源于20世纪20年代，是由德国物理学家斯太格瓦耳德博士根据原子能工业需要提出的一种高能束焊接方法，20世纪60年代初期作为一种先进的特种焊接技术开始应用于工业生产中。我国从20世纪60年代开始电子柬焊机的研制，到20世纪80年代中后期，国内电子束焊接装置开始从实验室研究过渡到生产应用1卜31。电子束焊接有着其它焊接方法无以比拟的优势，真空焊接环境(10叫"-'10～Pa)、高能量密度(10q～10—9W／cm2)、热效率(80％--,90％)等特性使其可以适应各种材料的焊接，尤其是适合异种金属、难熔金属

5、、活泼金属及合金的焊接。作为物质基本粒子的电子通过电场、磁场的控制，使电子束焊接具有精确的可达性和加工柔性，易于实现自动控制，规范重复性好。较快的焊接速度、极大的深宽比、很小的热影响区及变形量成就了高品质的电子束焊缝质量。作为一种高效高能的先进制造技术，无论在国外还是国内。电子束焊接都是最先应用在航天、核能及兵器等军工行业，再逐步扩展到汽车、机械、仪表等许多领域的。目前，电子束焊接已成为各国航天压力容器首选和主要的焊接方法。2我国星船容器焊接特点星船压力容器主要功能是为卫星或者飞船贮存并提供各种流体介质，其中燃料贮箱和气瓶是星船推作者简介：何俊(1968一)，高级工程师。材料加212-1-程专

6、业；研究方向：电子束加工及表面改性技术研究。收稿日期：2010-04～1651霓缘k辕莲2010年8月第4期进系统最重要的部件，其作用是给星船各种发动机提供燃料、高压气体等工作介质。推进系统部分或整体失效将意味着卫星无法定点在指定轨道或无法进行轨道保持，最终导致卫星使用寿命降低甚至整星报废。因此，研制高可靠的星船压力容器始终是卫星等空间系统应用中最重要的保障技术条件之一。目前，我国研制生产的各类星船压力容器已经实现了多门类、多系列化，主要包括表面张力贮箱、隔膜贮箱和高压气瓶，产品直径从lOOmm至1250mm不等，长度最长达到1600mm。绝大部分采用钛合金材料，最大程度地减轻了整星重量，增加

7、了有效载荷。电子束焊接以其卓越的焊缝质量及性能优势，成为航天压力容器制造过程中的主要焊接方法和关键工序，焊缝质量无疑在很大程度上保证了卫星等航天器产品的可靠性。星船压力容器的焊接特点归纳如下：贮箱焊接接头一般为锁底结构，不要求穿透，焊缝深宽比小，要求焊缝较宽，深度较浅，这是贮箱类容器为避免内芯损伤的设计要求，见图l。b焊缝截面图1贮箱赤道焊缝气瓶焊接接头一般为对接结构，要求单面焊双面成形，以保证气