焊接技术在大飞机机体研制中的应用及展望

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1、论坛FORUM焊接技术在大飞机机体研制中的应用及展望ApplicationandProspectofWeldingTechnologyinLageAircraftFuselage沈阳航空航天大学卓彬姬书得北京航空航天大学王磊柴鹏大飞机通常具有机体尺寸大、可靠性较高、使用寿命长（飞行时间超过90万h）等特点。为满足其飞行性能要求，越来越多的轻质高强材料被大量用于大飞机的生产研制。本文分别介绍了大飞机装配过程中的几种先进的连接技术，并阐述未来可能应用于大飞机研制的焊接技术。大飞机通常具有机体尺寸大、可一般分为液相焊接（高能束

2、焊）、固-靠性较高、使用寿命长（飞行时间超液相焊接（电阻点焊）以及固相焊接过90万h）等特点。因此，为满足（搅拌摩擦焊）。卓彬大型飞机的性能要求，钛合金、复合由于焊接工艺标准不断完善，越硕士，现就读于沈阳航空航天大材料等轻质材料被大量用于生产大来越多的焊接产品走向市场，使得焊学，专业为航空工程。主要从事搅拌摩飞机的零部件。波音787上钛合金接技术成为现在制造业不可或缺的擦点焊接工艺及无损检测研究，在国内外发表论文4篇。和复合材料的用量分别达到15%和一部分。焊接技术因其不增加结构52%，空客A380飞机上钛合金的用件重量

3、，在航空航天工业得到迅速的[1]量接近10%。传统的连接方法由发展和应用。飞机装配过程即把组成飞机的于自动化程度较低，稳定性差，很难1激光焊接技术零件装配成组合件、部件和整机的满足这些新型材料的加工工艺要求。激光焊接作为一种先进的液相过程。由于其零件数量多，各种零、因此，研究先进连接技术在大型飞机焊接技术，具有加热范围小、焊接速部件之间不可避免的需要进行连生产制造中尤为重要。度快、生产率较高、焊后的残余应力接。飞机装配过程中的连接质量极和变形较小等优点，便于实现高精度大的影响飞机的使用寿命。据统计大飞机焊接技术焊接。因此

4、，激光焊接技术被誉为[2]75%~80%的疲劳破坏发生在零部件焊接是将2种或2种以上的同“21世纪先进制造技术之一”。[3]的连接部位，严重降低了飞机使用寿种或异种材料通过原子或分子间的XiaofengSun等对激光焊接建命。结合和扩散连接在一起的工艺过程。立了焊接模型，研究了工艺参数对焊50航空制造技术·2014年第17期BondingTechnologyforLargeAircraft大飞机连接技术小、装配精度要求低等优点而被广泛[8]研究。上海交通大学的臧昊等人利用大功率CO2激光器，研究了飞机壁板2024铝合

5、金材料的激光焊接性。研究发现采用纯激光焊接时，由于铝合金材料反射激光严重，能量吸收率较差，导致焊接过程供热不足，成型差。而采用TIG电弧与激光能量进行耦合，可以增强材料对于激光图1典型纵桁连接结构模型能量的吸收率。激光复合焊下材料对于激光能量的吸收较为均匀，未出接状态的影响。图1为一典型的纵劳断裂位置出现在热影响区，且疲现能量吸收率的突变以及明显的阈桁连接的结构模型。劳强度达到41.3MPa。由于激光焊值现象，并且焊缝成形较为连续，焊[4]Karl-HermannRichter等人研接过程中的焊接温度过高，TC4母缝

6、质量较好。究了航空发动机材料的激光加工技材中细小α+β等轴晶焊后转变为在焊接发动机机匣类零件和钛术。认为激光焊接技术在航发动机α+β和α′马氏体交叉混合的不合金结构件方面具有独特优势。在焊接方面应用较少，但在航空发动机均匀和粗化组织结构，影响了接头的进行普通激光焊接的过程中，由于铝涡轮叶片修复方面，激光焊接有着不力学性能。因此，对于激光焊接这种合金的热膨胀系数较大、弹性模量较可替代的作用。高能束焊接技术来说，如何实现快速小，对于蒙皮这种多道焊缝结构件会目前激光焊接技术已经成功的焊接与快速冷却的结合是防止热影出现焊接应力分

7、布比较复杂，导焊接[9]应用于机翼的内隔板、飞机机身与加响区晶粒长大的有效方法，对于提高过程中产生失稳变形的问题。采强筋的连接。并取代铆接技术，使接头的力学性能有显著的作用。用激光复合自动化焊接工艺是保证[6]得飞机的重量大幅度降低，如空客哈尔滨工业大学的杨志斌等工艺过程稳定并控制零件变形、保证A380飞机在引进激光焊后机身总重人对铝合金机身壁板结构的双侧激焊接工艺一致性和稳定性的最直接[10]减少18%，从而减少油耗以及排放，光焊接进行研究。结果表明提高焊方法。降低运营成本。接速度与严格控制光束间距可有效2电子束焊接技

8、术抑制气孔缺陷。焊丝与电子束焊接技术在真空环境下激光束的相对位置关系进行焊接，焊缝纯净。焊接过程中电影响焊丝稳定熔入。在子束的能量密度高，焊缝深宽比大、工艺参数设计合理，焊焊接变形小、可控精度高，是一种先[11]接过程稳定的条件下，进的高能束流加工焊接技术。焊接速度最大可达12m/大飞机的研制，需要采用大型、min。