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3.2 國外電子束焊接技術(shù)的研究發(fā)展現(xiàn)狀^[2]

全球電子束焊接技術(shù)較先進(jìn)的國家是德國、日本、美國及法國等。目前，在工業(yè)應(yīng)用中實(shí)際應(yīng)用的電子束焊接設(shè)備一般小于150kW ，加速電壓在200kV以內(nèi)。一次可焊最大厚度鋼板約為300mm，鋁合金約50mm。在電子束焊接設(shè)備的研制開發(fā)上具有實(shí)力的國家及公司有：德國的PTR精密技術(shù)有限公司、英國的劍橋真空工程有限公司及英國焊接研究所( TMI)、法國的TECH2META公司以及烏克蘭的巴頓電焊研究所等。在日本，加速電壓600kV 、功率300kW的超高壓電子束焊機(jī)已問世，一次可焊200mm的不銹鋼，深寬比達(dá)70：1。德國阿亨大學(xué)研制的DIABEAM系統(tǒng)，對(duì)電子束特性進(jìn)行了定量研究。分析了電子束流品質(zhì)、焦點(diǎn)對(duì)焊縫成形的影響。日、俄、德開展了雙槍及填絲電子束焊技術(shù)的研究。在對(duì)大厚度板第一次焊接的基礎(chǔ)上,通過第二次填絲來彌補(bǔ)頂部下凹或咬邊缺陷#p#分頁標(biāo)題#e#；日本采用雙槍實(shí)現(xiàn)了薄板的超高速焊接，反面無飛濺，成形良好。法國研制成功的雙金屬和三金屬薄帶材電子束焊機(jī)也頗引人關(guān)注。隨著電子束焊接技術(shù)在各工業(yè)領(lǐng)域的滲透應(yīng)用，特別是其在精密加工、原子能及航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用前景，使得各國的研究者競相展開了對(duì)電子束焊接基礎(chǔ)理論及應(yīng)用技術(shù)的研究。美國、獨(dú)聯(lián)體各國的研究人員利用電子束對(duì)碳鋼、合金鋼、不銹鋼、鈦合金、鋁合金及高強(qiáng)鋼等材料進(jìn)行了焊接工藝試驗(yàn)，對(duì)于電子束焊接工藝參數(shù)(加速電壓、焊接電流、焊接速度、聚焦電流、焦點(diǎn)位置等) 對(duì)接頭組織及性能的影響進(jìn)行了研究，為合理的優(yōu)化焊接工藝、保證焊接接頭的質(zhì)量提供了理論依據(jù)。

四，電子束焊接技術(shù)的應(yīng)用

電子焊接技術(shù)在航空、航天、兵器、電子、核工業(yè)等領(lǐng)域已得到廣泛的應(yīng)用，并且在汽車等行業(yè)也得到了一定的應(yīng)用^[1-5]。

4.1 國外電子束焊接技術(shù)在飛機(jī)制造中的應(yīng)用^[4]

自上世紀(jì)七八十年代開始，隨著焊接技術(shù)的迅猛發(fā)展，突破了多種焊接設(shè)備的技術(shù)關(guān)鍵，一些先進(jìn)的焊接設(shè)備不斷完善，穩(wěn)定性、可靠性不斷提高，從而帶動(dòng)了焊接工藝技術(shù)的不斷提升，使得大量新型焊接方法在現(xiàn)代飛機(jī)制造中的應(yīng)用越來越多。例如以電子束焊接為代表的高能束流焊接技術(shù)的工程應(yīng)用日趨成熟，其優(yōu)質(zhì)的接頭性能、較小的焊接變形逐漸成為飛機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)重要承力構(gòu)件焊接的主要方法。俄羅斯和西方發(fā)達(dá)國家電子束焊接技術(shù)發(fā)展迅速，已在許多飛機(jī)機(jī)型上得到了較普遍的應(yīng)用，電子束焊接技術(shù)已成為先進(jìn)飛機(jī)研制不可缺少的支撐技術(shù)。國外最早先將電子束焊接技術(shù)廣泛應(yīng)用于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)核心機(jī)部件的制造，如美洲虎攻擊機(jī)的阿杜爾渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)鈦合金壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子采用了7條環(huán)形電子束焊縫；米格-29的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)高壓壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子前3級(jí)盤及第4～#p#分頁標(biāo)題#e#6級(jí)盤鼓，蘇-27的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)高壓壓氣機(jī)的第1～3級(jí)盤及4～6級(jí)盤，均采用了電子束焊接技術(shù)；德國EADS Space Transportation公司已將電子束焊接應(yīng)用于火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的生產(chǎn)。最典型的代表是美國大型客機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)——CM F56渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，其核心機(jī)部件的低壓壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子、高壓壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子、燃燒室等部件均采用真空電子束焊接，使發(fā)動(dòng)機(jī)的重量、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)的制造精度和使用壽命均得到了改善，使發(fā)動(dòng)機(jī)的制造水平得到了極大的飛躍，可以說現(xiàn)代先進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)是采用電子束等焊接技術(shù)連接而成的，由此可以看出電子束焊接技術(shù)對(duì)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的研制起著至關(guān)重要的作用。

國外在飛機(jī)制造技術(shù)方面，電子束焊接技術(shù)是飛機(jī)重要承力構(gòu)件，如鈦合金承力框、梁等的關(guān)鍵制造技術(shù)之一。電子束焊在國外飛機(jī)重要承力構(gòu)件上的應(yīng)用如表2所示。

表2 電子束在飛機(jī)重要承力構(gòu)件上的應(yīng)用

俄羅斯擁有世界最先進(jìn)的焊接技術(shù)，系統(tǒng)的焊接結(jié)構(gòu)研究成果，與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、選材和焊接技術(shù)的發(fā)展（基礎(chǔ)研究）緊密結(jié)合，在飛機(jī)制造中大量采用焊接技術(shù)。70年代初研制出的蘇－27飛機(jī)極具代表性，焊接技術(shù)的應(yīng)用幾乎遍及全機(jī)，除了常規(guī)的TIG焊用于飛機(jī)導(dǎo)管、某些鋁合金構(gòu)件，點(diǎn)焊用于蒙皮、組合梁、框、長桁等零件的高強(qiáng)鋁合金構(gòu)件焊接外，還廣泛采用了新的焊接技術(shù)，如電子束焊接起落架組件、鈦合金承力框等。圖波列夫設(shè)計(jì)局采用了電子束焊接長壽命鈦合金整體壁板，伊爾76#p#分頁標(biāo)題#e#、伊爾86等大飛機(jī)的起落架構(gòu)件也采用了電子束焊接技術(shù)。以美國為代表的西方國家的先進(jìn)飛機(jī)的結(jié)構(gòu)梁、框等重要承力件均也采用電子束焊接技術(shù)。其中，F—14戰(zhàn)斗機(jī)鈦合金中央翼盒是典型的電子束焊焊接結(jié)構(gòu)，該翼盒長7m、寬0.9m，整個(gè)結(jié)構(gòu)由53個(gè)鈦合金件組成，共70條焊縫，焊接厚度為12～57.2m m，全部焊縫長達(dá)55m，電子束焊使整個(gè)結(jié)構(gòu)重量減輕270kg；“狂風(fēng)”戰(zhàn)斗機(jī)的中央翼盒也采用電子束焊接；美國的F-22飛機(jī)鈦合金前梁、后機(jī)身鈦合金梁也采用了電子束焊接技術(shù)，其中后機(jī)身鈦合金梁電子束焊縫長度達(dá)87.6m，厚度在6.4～#p#分頁標(biāo)題#e#25mm之間；原Sciaky公司還將電子束焊接技術(shù)應(yīng)用于美洲虎攻擊機(jī)的攔阻鉤的焊接。國外目前圍繞著優(yōu)化電子束焊接工藝方法、提高電子束焊接自動(dòng)化控制以及完善電子束焊縫檢測技術(shù)等幾個(gè)方面在繼續(xù)開展應(yīng)用研究工作，目的是拓寬電子束焊接技術(shù)在飛機(jī)制造中的應(yīng)用范圍。