高能束流焊接技术的发展及其在航空领域的应用

12DefenseManufacturingTechnology|2009.06.第3期SpECialREpORT特别报道高1高能束流焊接技术对航空产品发展的重要作用高能束流焊接技术的发展及其在航空领域的应用北京航空制造工程研究所高能束流加工技术国防科技重点实验室巩水利张雁柴国明A330/A34010kWCO260132mm4mmTAlSi122m15%15%2006F-2287.6m6.4-25mmS巩水利1964年生，自然科学研究员，博士，北京航空制造工程研究所高能束流加工技术研究室主任、高能束流加工技术国防科技重点实验室常务副主任，中国焊接学会高能束流及特种焊接分委会副主任、主要从事激光焊接及焊接接头力学行为研究工作。作为项目负责人和主要完成人，先后承担了国防科工委及总装科研课题十五项。目前负责和承担“国防973”子课题和专题各1项，国家自然科学基金1项，武器装备重点基金1项，国际合作项目2项。自工作以来，共获部委级科技进步奖13项，其中一等奖1项，二等奖1项，三等奖5项。获技术专利17项;国内外发表论文60篇，其中SCI收录9篇，EI收录21篇。作为硕士研究生导师和博士研究生副导师，先后培养硕士研究生5名，联合培养博士研究生6名。132009.06.第3期|DefenseManufacturingTechnologyF-225.53m22770kg0.5m2300kg2高能束流焊接技术的分类与特点13国外高能束流焊接技术的发展（1）电子束焊接600kV300kW200mmAlMg0.4Si1.2（2）激光焊接212080TWI3.5mm3mmAA2014YAGTIG2002CO2YAGA318表1高能束流焊接的特点序号特点内容1功率密度高高能束流斑点尺寸小，功率密度大，焊接束流的功率密度通常达105~108W/cm2,而一般常规电弧焊的功率密度为102~104W/cm2。2焊缝深宽比高高能束流可实现高深宽比(即焊缝深而窄)的焊接，其中电子束深宽比达60:1，可一次焊透0.1~300mm厚度的不锈钢板，激光焊的深宽比也达到20:1。3焊接速度快高能束流的高能量密度使得焊接加热集中，焊接熔化和凝固过程快，效率高，如电子束焊接厚125mm的铝板，焊接速度达4m/min，是氩弧焊的40倍；1mm厚薄板激光焊接速度可达到20m/min。4焊件热变形小，焊缝性能好高能束流功率密度高使焊接热输入量少，焊件变形小，焊后加工量很小，有利于降低制造成本，且能避免焊接接头组织晶粒长大，使接头性能改善，高温作用时间短，合金元素烧损少，改善焊缝抗蚀性能。5焊缝纯洁度高真空对焊缝有良好的保护作用，高真空电子束焊尤其适合焊接钛及钛合金等活性材料。6工艺适应性强焊接参数易于精确调节，焊接头便于偏转，焊接位置的可达性好，对焊接结构的焊接适应性优于常规电弧焊，不仅可应用于对接接头、搭接接头，而且特别适合于T型接头焊接。7可焊材料多适合于难焊材料的焊接，不仅能焊金属和异种金属材料的接头，也可焊非金属材料，如陶瓷、石英玻璃等。高能束流焊接技术的发展及其在航空领域的应用A380激光焊接壁板14DefenseManufacturingTechnology|2009.06.第3期SpECialREpORT特别报道20%20%A380A340A3802005200（3）等离子焊接MoTiNiNbNASA22196400m100%X30%30%60%10%[(Ti6Al4V)]0.1~3.0()3.0~10.04高能束流焊接技术在我国航空领域的研究与应用（1）电子束焊接4659541Cr11Ni2W2MoVK418压气机转子ZD60-C型中压电子束焊机152009.06.第3期|DefenseManufacturingTechnologyTA1591094mm4220kV150kV（2）激光焊接20804kWCO24.5kWYAG20.2~5mmT（3）等离子焊接95%X-5高能束流焊接技术展望/4kW快速轴流CO2激光焊接系统腹鳍激光焊接转接段回转体激光焊接