4.2 电子束焊接技术在大飞机制造中的应用分析^[4]

4.2.1 飞机发动机

我国目前尚没有可用于大飞机的国产发动机，要解决这一问题，有2条途径，一是国外进口，二是自行研制。从目前的技术水平看，先期很有可能进口国外的先进飞机发动机，从长远利益来看，必须自行研制。因此，自行研制国产大飞机发动机势在必行。大飞机用发动机的结构虽然与军用发动机有很大不同，但其核心机的结构形式、选用的材料、制造技术等与军机在很大程度上是相同的，军机发动机制造中采用电子束焊接的部件，在大飞机发动机中同样可以采用电子束焊接技术。大飞机发动机中的钛合金低压风扇转子、钛合金高压压气机转子、高温合金高压压气机转子、高温合金燃烧室组件以及燃烧室外套等核心机零部件均可以采用电子束焊接技术。所涉及的材料有TC4、TC11、Ti17等钛合金材料，GH188、GH536以及锻铸态GH4169等高温合金材料。钛合金、高温合金是航空发动机的重要支撑材料，最适合电子束焊接的真空环境焊接。我国在军用发动机部件电子束焊接方面，技术已相当成熟。将电子束焊接技术应用于大飞机发动机的制造中，技术上是完全可行的，而且我国发动机企业在近年来的转包生产中，已经为国外大型民用飞机发动机提供了大量的电子束焊接的零部件，使我国发动机部件的电子束焊接技术水平达到了国际先进水平，国内完全有能力承担大飞机发动机部件的电子束焊接。

图1 CMF56涡扇发动机

4.2.2 大飞机机身

我国在民机和军机主承力构件中采用电子束焊接技术制造的并不多。目前国内由于没有大型先进锻造设备，再加上锻造工艺技术不够成熟，因此，整体锻造大型承力结构存在较大困难。对于飞机大型承力结构，采用电子束焊接拼装加数控加工的方法进行制造，是符合我国国情的一种理想选择，既可以降低研制成本又可以缩短研制周期。大飞机制造中，飞机起落架的制造可以采用电子束焊接。国外在飞机起落架的制造技术上不同程度上采用电子束焊接技术。#p#分页标题#e#

4.2.2 电子束焊接设备

由于大飞机项目属于民用飞机，对飞机各个部件的使用寿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、多功能的自动化电子束焊接设备，进行大飞机部件的电子束焊接。此外，如大飞机中的起落架零件长约2000mm，回转直径达1500mm；而钛合金承力框的外形尺寸大、直径达4000mm之多，需求大型真空室的电子束焊机才能满足其焊接需要。业内人士建议焊接大飞机零部件（特别是发动机零部件）的电子束焊机，应选用150kV的高压电子束焊机。

4.3 电子束焊接在典型航天产品中的应用^[5]

宇航技术中所用的各类火箭、卫星、飞船以及空间站等的结构件、发动机，以及所用的各种仪器都有一些共同特点：不仅要求零部件质量极其可靠，能经受各种恶劣环境，而且要求零件尺寸小，重量轻，密封性好。这对航天器的结构设计、材料选择及加工工艺都提出了极为苛刻的要求，实践证明电子束焊接作为一种有效的熔焊方法，是解决这些技术难题的有效工艺手段之一：1，舱外航天服承力结构主体；2，火箭发动机燃烧室身部；3，钛合金方向舵；4，波纹管组合件；5，火箭推力喷管；6，发动机空心长轴。

4.4 异种材料连接的可行性分析^[6-7]

　  电子束在异种材料的连接中具有其它方法无法比拟的优越性#p#分页标题#e#。对于同种材料不同系列以及冶金相容性较好的异种接头已经能够实现较满意的连接，但对于易生成金属间化合物等脆性相的异种金属接头或金属与金属间化合物材料之间的电子束焊大都采用添加过渡金属或偏束的工艺，尚不能得到性能十分优良的接头。预热和焊后后热能够降低焊接热应力，但目前的电子束焊接设备只能实现局部加热，还不能实现整体预热和整体焊后后热，因此对热应力的缓解效果还十分有限。因此，今后的研究在进一步改进焊接工艺的同时，还应该从设备改进入手，使电子束焊接设备尽量实现多功能化，能够满足更多新工艺的需求，以更好的实现异种材料的连接。