3.2 国外电子束焊接技术的研究发展现状^[2]

全球电子束焊接技术较先进的国家是德国、日本、美国及法国等。目前，在工业应用中实际应用的电子束焊接设备一般小于150kW ，加速电压在200kV以内。一次可焊最大厚度钢板约为300mm，铝合金约50mm。在电子束焊接设备的研制开发上具有实力的国家及公司有：德国的PTR精密技术有限公司、英国的剑桥真空工程有限公司及英国焊接研究所( TMI)、法国的TECH2META公司以及乌克兰的巴顿电焊研究所等。在日本，加速电压600kV 、功率300kW的超高压电子束焊机已问世，一次可焊200mm的不锈钢，深宽比达70：1。德国阿亨大学研制的DIABEAM系统，对电子束特性进行了定量研究。分析了电子束流品质、焦点对焊缝成形的影响。日、俄、德开展了双枪及填丝电子束焊技术的研究。在对大厚度板第一次焊接的基础上,通过第二次填丝来弥补顶部下凹或咬边缺陷#p#分页标题#e#；日本采用双枪实现了薄板的超高速焊接，反面无飞溅，成形良好。法国研制成功的双金属和三金属薄带材电子束焊机也颇引人关注。随着电子束焊接技术在各工业领域的渗透应用，特别是其在精密加工、原子能及航空航天领域的应用前景，使得各国的研究者竞相展开了对电子束焊接基础理论及应用技术的研究。美国、独联体各国的研究人员利用电子束对碳钢、合金钢、不锈钢、钛合金、铝合金及高强钢等材料进行了焊接工艺试验，对于电子束焊接工艺参数(加速电压、焊接电流、焊接速度、聚焦电流、焦点位置等) 对接头组织及性能的影响进行了研究，为合理的优化焊接工艺、保证焊接接头的质量提供了理论依据。

四，电子束焊接技术的应用

电子焊接技术在航空、航天、兵器、电子、核工业等领域已得到广泛的应用，并且在汽车等行业也得到了一定的应用^[1-5]。

4.1 国外电子束焊接技术在飞机制造中的应用^[4]

自上世纪七八十年代开始，随着焊接技术的迅猛发展，突破了多种焊接设备的技术关键，一些先进的焊接设备不断完善，稳定性、可靠性不断提高，从而带动了焊接工艺技术的不断提升，使得大量新型焊接方法在现代飞机制造中的应用越来越多。例如以电子束焊接为代表的高能束流焊接技术的工程应用日趋成熟，其优质的接头性能、较小的焊接变形逐渐成为飞机、发动机重要承力构件焊接的主要方法。俄罗斯和西方发达国家电子束焊接技术发展迅速，已在许多飞机机型上得到了较普遍的应用，电子束焊接技术已成为先进飞机研制不可缺少的支撑技术。国外最早先将电子束焊接技术广泛应用于飞机发动机核心机部件的制造，如美洲虎攻击机的阿杜尔涡扇发动机钛合金压气机转子采用了7条环形电子束焊缝；米格-29的涡扇发动机高压压气机转子前3级盘及第4～#p#分页标题#e#6级盘鼓，苏-27的涡扇发动机高压压气机的第1～3级盘及4～6级盘，均采用了电子束焊接技术；德国EADS Space Transportation公司已将电子束焊接应用于火箭发动机燃烧室的生产。最典型的代表是美国大型客机发动机——CM F56涡扇发动机，其核心机部件的低压压气机转子、高压压气机转子、燃烧室等部件均采用真空电子束焊接，使发动机的重量、结构设计、结构的制造精度和使用寿命均得到了改善，使发动机的制造水平得到了极大的飞跃，可以说现代先进的发动机是采用电子束等焊接技术连接而成的，由此可以看出电子束焊接技术对飞机发动机的研制起着至关重要的作用。

国外在飞机制造技术方面，电子束焊接技术是飞机重要承力构件，如钛合金承力框、梁等的关键制造技术之一。电子束焊在国外飞机重要承力构件上的应用如表2所示。

表2 电子束在飞机重要承力构件上的应用

俄罗斯拥有世界最先进的焊接技术，系统的焊接结构研究成果，与结构设计、选材和焊接技术的发展（基础研究）紧密结合，在飞机制造中大量采用焊接技术。70年代初研制出的苏－27飞机极具代表性，焊接技术的应用几乎遍及全机，除了常规的TIG焊用于飞机导管、某些铝合金构件，点焊用于蒙皮、组合梁、框、长桁等零件的高强铝合金构件焊接外，还广泛采用了新的焊接技术，如电子束焊接起落架组件、钛合金承力框等。图波列夫设计局采用了电子束焊接长寿命钛合金整体壁板，伊尔76#p#分页标题#e#、伊尔86等大飞机的起落架构件也采用了电子束焊接技术。以美国为代表的西方国家的先进飞机的结构梁、框等重要承力件均也采用电子束焊接技术。其中，F—14战斗机钛合金中央翼盒是典型的电子束焊焊接结构，该翼盒长7m、宽0.9m，整个结构由53个钛合金件组成，共70条焊缝，焊接厚度为12～57.2m m，全部焊缝长达55m，电子束焊使整个结构重量减轻270kg；“狂风”战斗机的中央翼盒也采用电子束焊接；美国的F-22飞机钛合金前梁、后机身钛合金梁也采用了电子束焊接技术，其中后机身钛合金梁电子束焊缝长度达87.6m，厚度在6.4～#p#分页标题#e#25mm之间；原Sciaky公司还将电子束焊接技术应用于美洲虎攻击机的拦阻钩的焊接。国外目前围绕着优化电子束焊接工艺方法、提高电子束焊接自动化控制以及完善电子束焊缝检测技术等几个方面在继续开展应用研究工作，目的是拓宽电子束焊接技术在飞机制造中的应用范围。