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4.2 電子束焊接技術在大飛機制造中的應用分析^[4]

4.2.1 飛機發動機

我國目前尚沒有可用于大飛機的國產發動機，要解決這一問題，有2條途徑，一是國外進口，二是自行研制。從目前的技術水平看，先期很有可能進口國外的先進飛機發動機，從長遠利益來看，必須自行研制。因此，自行研制國產大飛機發動機勢在必行。大飛機用發動機的結構雖然與軍用發動機有很大不同，但其核心機的結構形式、選用的材料、制造技術等與軍機在很大程度上是相同的，軍機發動機制造中采用電子束焊接的部件，在大飛機發動機中同樣可以采用電子束焊接技術。大飛機發動機中的鈦合金低壓風扇轉子、鈦合金高壓壓氣機轉子、高溫合金高壓壓氣機轉子、高溫合金燃燒室組件以及燃燒室外套等核心機零部件均可以采用電子束焊接技術。所涉及的材料有TC4、TC11、Ti17等鈦合金材料，GH188、GH536以及鍛鑄態GH4169等高溫合金材料。鈦合金、高溫合金是航空發動機的重要支撐材料，最適合電子束焊接的真空環境焊接。我國在軍用發動機部件電子束焊接方面，技術已相當成熟。將電子束焊接技術應用于大飛機發動機的制造中，技術上是完全可行的，而且我國發動機企業在近年來的轉包生產中，已經為國外大型民用飛機發動機提供了大量的電子束焊接的零部件，使我國發動機部件的電子束焊接技術水平達到了國際先進水平，國內完全有能力承擔大飛機發動機部件的電子束焊接。

圖1 CMF56渦扇發動機

4.2.2 大飛機機身

我國在民機和軍機主承力構件中采用電子束焊接技術制造的并不多。目前國內由于沒有大型先進鍛造設備，再加上鍛造工藝技術不夠成熟，因此，整體鍛造大型承力結構存在較大困難。對于飛機大型承力結構，采用電子束焊接拼裝加數控加工的方法進行制造，是符合我國國情的一種理想選擇，既可以降低研制成本又可以縮短研制周期。大飛機制造中，飛機起落架的制造可以采用電子束焊接。國外在飛機起落架的制造技術上不同程度上采用電子束焊接技術。#p#分頁標題#e#

4.2.2 電子束焊接設備

由于大飛機項目屬于民用飛機，對飛機各個部件的使用壽命和可靠性提出了更高的要求。因此，需要采用大功率、高精度、高可靠性、多功能的自動化電子束焊接設備，進行大飛機部件的電子束焊接。此外，如大飛機中的起落架零件長約2000mm，回轉直徑達1500mm；而鈦合金承力框的外形尺寸大、直徑達4000mm之多，需求大型真空室的電子束焊機才能滿足其焊接需要。業內人士建議焊接大飛機零部件（特別是發動機零部件）的電子束焊機，應選用150kV的高壓電子束焊機。

4.3 電子束焊接在典型航天產品中的應用^[5]

宇航技術中所用的各類火箭、衛星、飛船以及空間站等的結構件、發動機，以及所用的各種儀器都有一些共同特點：不僅要求零部件質量極其可靠，能經受各種惡劣環境，而且要求零件尺寸小，重量輕，密封性好。這對航天器的結構設計、材料選擇及加工工藝都提出了極為苛刻的要求，實踐證明電子束焊接作為一種有效的熔焊方法，是解決這些技術難題的有效工藝手段之一：1，艙外航天服承力結構主體；2，火箭發動機燃燒室身部；3，鈦合金方向舵；4，波紋管組合件；5，火箭推力噴管；6，發動機空心長軸。

4.4 異種材料連接的可行性分析^[6-7]

　  電子束在異種材料的連接中具有其它方法無法比擬的優越性#p#分頁標題#e#。對于同種材料不同系列以及冶金相容性較好的異種接頭已經能夠實現較滿意的連接，但對于易生成金屬間化合物等脆性相的異種金屬接頭或金屬與金屬間化合物材料之間的電子束焊大都采用添加過渡金屬或偏束的工藝，尚不能得到性能十分優良的接頭。預熱和焊后后熱能夠降低焊接熱應力，但目前的電子束焊接設備只能實現局部加熱，還不能實現整體預熱和整體焊后后熱，因此對熱應力的緩解效果還十分有限。因此，今后的研究在進一步改進焊接工藝的同時，還應該從設備改進入手，使電子束焊接設備盡量實現多功能化，能夠滿足更多新工藝的需求，以更好的實現異種材料的連接。