行业调查
INDUSTRY SURVEY航空航天先进特种焊接技术
应用调查报告
Survey Report of Application of Special Welding Technologyfor Aviation & Aerospace本刊记者 岩 石
作为航空航天领域的关键连接技术, 特种焊接技术是实现各种材料构件连接的重要途径和手段,也是实现飞行器的整体、轻质、高效目标的必由之路。为更好地满足国防工业发展的需要，全方位地了解先进特种焊接技术及设备在航空航天领域的应用现状和需求，本刊特以“航空航天先进特种焊接技术应用”为主题展开调查，力求通过我们的调查为焊接设备供应商和航空航天领域用户搭建交流平台，了解焊接用户的需求及其在推广应用中的问题，以便更好地为焊接设备供应商的产品研发、生产及销售提供参考，为用户更好地选购设备提供帮助，更好地服务于航空航天行业。
本次调查采用问卷形式，主要面向焊接设备供应商、航空航天领域用户和科研机构3个方面展开。在焊接设备供应商方面，调查主要针对其产品在航空航天领域具有广泛应用的企业，如北京赛福斯特科技公司、北京昆塔有限公司、武汉楚天激光（集团）股份有限公司、成都焊研科技有限责任公司、埃马克、波宾电子束技术（苏州）有限公司等；航空航天领域的用户有沈飞、成飞、西航、沈阳黎明、首都航天机械公司、上海航天设备总厂等；科研机构主要有北京航空制造工程研究所、北京航空材料研究院、北京航空航天大学、西北工业大学、南京航空航天大学等。
调查对象
本次调查中，调查对象以焊接设
备供应商、航空航天领域用户和科研机构为主，调查对象分布如图1所示。
特种焊接技术在航空航天领域的应用与需求
在航空航天的装备和材料加工的过程中，焊接技术和设备始终处于至关重要的地位。随着新材料和新结构的出现，航空航天业对焊接技术
提出了更高的要求，传统的焊接技术
已无法满足航空航天业的需求。为了保证这些新材料和新结构在航空航天产品中的有效应用，新的特种焊接技术不断涌现并获得广泛应用。通过调查发现，在航空航天业常用的焊接方法中，特种焊接技术所占的比例和应用面正在逐渐扩大，以电子束焊接、激光焊接和等离子束焊接为代表的高能束流焊接技术以及固态焊技术（摩擦焊、扩散焊等）的比重正在不断增大，正以其独特的优势在飞机器关键部件的研制和生产中发挥
着越来越重要的作用。另外，我们对航空航天用户当前关注的先进焊接技术进行了调查，调查结果表明电子束焊、激光焊、搅拌摩擦焊是当前航空航天用户关注较多的3种先进焊接技术（见表1）。
主流先进焊接技术及其进展
1 电子束焊接
电子束焊接技术是以高能密度电子束作为能量载体对材料和构件实现焊接和加工的新型特种加工方法，具有功率密度高、焊接热输入小，
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航空制造技术·2010 年第 9 期
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（如腹鳍和襟翼的翼造成本、焊接质量以及节能环保等方盒）、薄壁零件的制面具有许多独特的优势，近年来，搅
科研机构25%
造（如进气道、波纹拌摩擦焊接技术和设备已在世界范设备供应商30%
船空航天企业42%管等）以及航空涡围内得到广泛而深入的研究。搅拌其他3%
轮发动机叶片的修摩擦焊在航空航天业的应用主要包复、合金飞行舵翼焊括以下几个方面：机翼、机身、尾翼；接、燃料贮箱加强筋飞机油箱；飞机外挂燃料箱；运载火图1 调查对象分布比例
条激光焊代铆等。箭、航天飞机的低温燃料筒；军用和
零件变形小、焊后残余应力小、焊缝激光焊接能够显著降低成本、提高生科学研究火箭和导弹；熔焊结构件深宽比大、焊接接头无氧化、焊缝质产效率、减轻武器和飞行器的重量，的修理等。量好等优点。是传统焊接技术的有效补充，已成为国内以北京航空制造工程研究
作为一种精密焊接工艺，电子束现代航空航天工业生产中必不可少所为主，重点开展系列铝合金焊接焊接广泛用于航空航天工业多种零的加工工艺手段之一。 工艺、组织控制、断裂机制等基础工部件的加工中，如飞机的结构件（起经调查发现，目前我国在激光焊艺研究，为加快工艺成熟和推广奠落架、框、腹鳍等）和发动机转子部接技术方面研究虽然取得了大量的定了扎实的基础，装备国产化的步件、燃烧室机匣高压涡轮组件以及航成果，但距航空航天产品制造的需求伐迅速，研制出数十套用于研究和空继电器及波纹管的焊接等。现在，还存在一定差距。生产的装备。航天科技集团一院首电子束焊接技术已经成为大型飞机（1） 我国工程应用的大功率激都航天机械公司首次在用于运载火制造公司的标准配置，是制造飞机光器仍依靠国外进口，有自主产权的箭燃料贮箱纵缝中采用了搅拌摩擦主、次承力结构件和机翼骨架的必选焊接用大功率激光器的研制迫在眉焊技术，标志着搅拌摩擦焊技术在技术之一，也是衡量飞机制造水平的睫。我国的运载火箭燃料贮箱制造上进一把标尺。（2） 需要针对航空航天产品的入了工程应用阶段，大大提升了我
调查显示，当前航空航天对电子材料及结构特点，开发适合航空航天国运载火箭关键结构的制造技术水束焊接技术研究的需求主要体现在产品结构的新的激光焊接方法，如钛平和能力。新材料焊接与特种焊接研制、焊接热合金、铝合金T形接头双光束填丝焊近年来，尽管我国搅拌摩擦焊技过程和应力应变计算机模拟与仿真技术，大功率激光电弧复合焊接技术术取得了较大的发展，但与国外相以及大厚度钛合金焊接工艺技术等等。比，我国在基础研究、设备研制及生几方面，进一步扩大电子束焊接技术（3） 需加强自动化、智能化激光产应用方面还存在一定差距，生产应在航空航天领域的应用，解决高强钛焊接系统的研究，开发大型激光焊接用中涉及被焊材料范围小、所测接头合金、超高强钢以及大厚度材料框和系统以及实
盒形梁等结构的焊接工艺已成为电现焊接过程 表1 航空航天用户关注的先进焊接技术 %子束在我国航空航天工业应用中的全自动化及
电子束焊激光焊搅拌摩擦焊等离子焊活性TIG焊工作重点。其实时在线
2 激光焊接17.114.613.811.87.4控制。
复合焊真空扩散焊高频感应焊自动化/智能化焊其他激光焊接具有可焊各种金属材（4） 结合
8.86.14.312.93.2料、焊接速度快（是传统弧焊的几倍，新机研发开
甚至是几十倍）、焊缝深宽比大（最大展激光焊接达12:1）、焊接变形小、易于实现柔性工艺技术应用研究，逐步建立和完善性能数据少，而且缺乏统一的焊接自动化等特点，被公认为是21世纪激光焊接工艺、验收标准体系。质量检验标准。当务之急应是引入最有发展潜力的高能束流焊接技术3 搅拌摩擦焊竞争机制，集全国之力，产学研结合，之一。搅拌摩擦焊技术是近年来国际重视基础理论研究，提高设备制造水
激光焊广泛应用于航空航天制上发展较快的技术之一，具有对被焊平，建立统一的焊接质量检验标准，造业，特别是武器装备和飞行器结材料损伤小、焊接变形低、焊缝强度以期降低生产应用成本，加速搅拌摩构制造中，如飞机大蒙皮的拼接、蒙高和绿色制造特点，被誉为“当代最擦焊接技术在我国的工程应用。皮与长衍的焊接、机身附件的装配具革命性的焊接技术”。由于其在制 （责编 淡蓝）
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