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航空航天行业特点汇编(三篇)

发布时间:2023-10-09 15:04:03

绪论:一篇引人入胜的航空航天行业特点,需要建立在充分的资料搜集和文献研究之上。搜杂志网为您汇编了三篇范文,供您参考和学习。

航空航天行业特点

篇1

中图分类号:V250.2 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2012)0220034-02

腐蚀现象在人们在社会生产及使用到的各种材料中都普遍存在,因为腐蚀所导致的原材料无法使用给社会带来了不可估量的各方面损失。航空材料由于其工作的环境复杂多变,构成材料互相配合的影响,在飞行器制空、停放阶段都会受到种类繁多、程度不一的腐蚀,导致飞行器运营成本的增加,对其功能的完整性与使用的安全性构成严重危害。有调查资料显示,每年因航空材料腐蚀的问题,而造成的大量修理、维护费用,甚至航空器重大坠毁事故的数量都不在少数。所以对航空材料腐蚀问题及防治措施的研究,对于航空业发展有着至关重要的作用。

1 航空材料腐蚀类型与相应措施

航空器包括很多不同种类的航空材料,这些材料所处的工作环境各不相同,导致对航空材料产生腐蚀的原因也是多种多样的。腐蚀类型可分为以下几种。

1.1 电化学腐蚀

电位差与电解质溶液是形成电化学腐蚀的两个基本条件。在飞行器的结构之中,承担功能的不同,所以不同结构所使用的材料性质也不同。比如,飞行器的表面材料大多使用具优良延展性、相对强度低的铝合金材料、起落架及龙骨梁则选用强度高的合金钢材料。材料不同,它们的电极电位也不同,如果它们接触就有可能产生腐蚀的隐患;就算是同种类的材料,由于其内部杂质的存在或其自身就是由不同电极电位多相组成,因此也存在着腐蚀隐患。因此从航空材料的构成来说,客观就可能存在着电化学腐蚀问题。

作为中远程运输的交通工具,飞行器工作的特点直接决定了它的工作环境的变化要大于其他交通工具。飞机在工作中经常穿越温度、温度相差很大的气候地带,尤其是我国幅员广阔,有着亚热带及热带湿润型气候,航空材料难以避免的要在潮湿的环境中工作,还会因为昼夜温差的变化,在结构中积水。空气里的二氧化碳、二氧化硫等气体包附在航空材料的表面,发生电离而产生电解质溶液,使航空材料产生吸氧腐蚀现象。同时飞行器内部有大量连接间隙,形成电化学腐蚀蔓延。

1.2 承力结构应力腐蚀

它是指应力与腐蚀环境的共同作用下对材料的破坏方式。应力腐蚀只会发生在特定腐蚀环境与材料体系之中,它的特点是造成破坏的静应力大大低于材料屈服强度,断裂形式是不产生塑性变形的脆裂,拉应力是其主因。

以飞机起落架应力腐蚀例,起落架是飞行器主要受力结构之一,当飞行器停放时,起落架轮轴受到拉应力的作用,可能在腐蚀介质下产生应力腐蚀现象。起落架的材质通常为镀铬高强钢,其强度高、耐磨损但硬度较脆,易在飞行器的起降突变负荷作用下缺陷掉落而失去效果。清洗、结露等会使起落架轮轴积水,其杂质也容易在起降或是清洗时附在轮轴位置,形成应力腐蚀溶液,从而造成应力腐蚀。在飞行器上易产生应力腐蚀部位还有:厨房、厕所下方区域,湿气的长期聚焦,容易出现腐蚀;机身顶部,由于冷凝水聚集作用再加受拉伸应力,易产生应力腐蚀;机下下部,舱门口、厨房、货舱附近的部位易出现腐蚀;框架、桁条及止裂带;机身蒙皮,在应力、湿气双重作用下,产生蒙皮鼓包、变形、丢失紧固件,易出现裂纹;压力隔框,经常出现于位置较低部位,尤其是排水设施不够及未维护的部位;大翼及安定梁,对梁上各种位置腐蚀的探测、修理非常困难;翼中段、承压舱板;货舱门的平衡弹簧应力性腐蚀。

1.3 发动机的高温腐蚀

发动机的主要腐蚀表现形式是高温氧化腐蚀。推力大、效率高、油耗低、寿命长是航空发动机发展趋势。只有对涡轮进口燃气温度进行提升,才能供给出需要的增压比与流量比,实现提升推力的同时降低油耗。所以发动机的涡轮叶抗高温腐蚀的性能非常关键。对此可采取几种方法进行防护:保障性能前提之下,提高叶片本身熔点和高温抗氧化的能力;使用与基体材料具有良好亲和力、高温性能佳的保护涂层;采用气冷技术,令冷却的空气在涡轮叶片表面构成保护型气膜。

镍基超合金是当前在航空航天领域中发展最成熟、应用最广泛的材料。它具备优良的综合机械性:高温强度、室温的韧性及抗氧化性能,但它的极限应用温度为1100至1150摄氏度,已达其熔点85%,再提升其使用温度潜力较小。现今对新型高温结构的材料使用温度要达到1600摄氏度左右,铌、钼基硅化物合金因其在高温强度与低温损伤的容限良好平衡,而显示出巨大的发展前景,可代替目前的镍基合金材料。所以最近几年国内外将铌、钼基结构的材料作为研发涡轮叶片继承材料的主方向。

在涂层保护领域,目前大多使用等离子喷涂技术、渗铝或硅涂层。在我国航空用发动机行业,用等离子喷涂制作热障涂层的技术已经在新型航空用发动机涡轮叶片与隔热屏等部件上成功被应用。同时渗铝、硅技术由于工艺简单、与新材料亲和力佳,也得到了相应的大发展。

好的气冷设计可以在现有材料基础之上对叶片表面温度进行有效降温,但因冷却必须在叶片的内部进行气道设计,并在叶片表面布置相当数量的气孔,不但要合理规划分布气道,还要对叶片实施相对复杂的强度实验与设计。

1.4 意外腐蚀

飞行器在工作中还会遇到意外腐蚀的情况,这种情况与飞行器本身材料、设计、工作环境没有关系,根本就是人为原因而造成的。比如机上承载强腐蚀性物质,发生泄漏而造成飞行器发生腐蚀。

通过编制详细的操作流程与有关部门加强监督管理,并制定相应的强制性规定规范,并由专人进行负责落实便可完全避免人为因素而造成的腐蚀现象。

2 航空材料腐蚀与防治研究

我国对航空材料腐蚀与防护研究、应用于上世纪50年代开始,经过这些年的发展,取得了一定的成果。

2.1 自然环境

这种研究是在极端的环境或是典型的环境条件之下,对航空材料进行适应性研究。在户外的暴露实验是其基本方法,也是研究的基础。我国对航空材料上常用的铝合金材料进行了户外暴露实验。研究结果表明,铝合金经过3年暴露在海洋、工业、湿热地区和潮湿大气中后,会在表面产生腐蚀物。

2.2 户内加速实验

自然环境户外暴露实验是评估材料在大气中腐蚀程度的方法,但其实验周期长,还不足以满足材料的研制、腐蚀的控制、防护材料研究的要求。为满足我国航空航天领域对迅速评估材料环境的适应性要求。我国某研究院研发了综合环境实验机,并相应发展出了针对航空铝合金材料的综合加速实验表谱。研究显示,与传统加速实验相比较,该综合加速能更好模拟航空用铝合金材料的大气腐蚀现象。

2.3 腐蚀机理与测试技术

航空材料在力学与环境因素的双重影响下可能诱发因应力腐蚀而造成重大事故,所以开展相关应力腐蚀测试与研究是一项重要内容。当前已经发展出了部分应力腐蚀敏感的测试标准。这些标准在研究航空材料和飞行器应力腐蚀问题上起着重要的作用。

2.4 发动机高温防护

发动机的高温防护涂层通常可分为扩散及包覆涂层两种。我国目前研发出许多种发动机的部件使用涂层,如渗AL、AL-SI料浆涂层、MCRALX包覆型涂层、封严涂层等等,其中有些已经批量生产。

2.5 表面处理

当前在航空航天业中普遍采用的表面处理技术有电镀、阳极化、缓蚀用剂等等。为满足航空行业需要,我国对高强度的钢低氢脆无氰镀镉进行应用研究。研究发现其各项指标均好于氯化铵镀镉镀层。

防腐蚀涂层是目前提高飞行器适应性最重要的手段之一,我国防腐蚀涂层也正朝着高性能、环保的方向发展着,国内防腐蚀密封剂等方面也取得了较大进步。

3 航空材料腐蚀问题防治体系

腐蚀防护技术已经过多年的发展。从金属成为航空器的结构主材料以来,由于腐蚀原因造成的相关维护成本大大增加,甚至导致严重的航空事故,航空材料腐蚀的防护技术重要性日益提高。腐蚀防护技术从单纯的对腐蚀零部件进行修复到预防性的喷保护漆及防水保护等。但依然处于被动的状态,腐蚀防护工作相对落后,而且时常会有疏漏情况,缺乏对腐蚀的主动控制。

航空材料的腐蚀从根本上说是自然现象,无法真正的避免其出现,只能利用有效手段进行控制。现代的腐蚀防护技术偏向保证航空器在使用寿命内其材料不会因为腐蚀原因而失去效果。为更好的实现这个目标,必须要从对型号的论证时期就对航空材料腐蚀防护的工作进行总体性的规划,按飞行器总体需要编制防护大纲,并以此开展该型号飞行器的腐蚀防护操作。

如:某型号飞行器中大量采用了复合材料,那么所编制的大纲中应该对复合材料腐蚀的特性做出详细说明,介绍其防腐蚀方法并对其进行分级;到细节设计的阶段时,专业技术人员要依据大纲的要求,编制结构防护腐蚀手册与先材手册,对飞行器设计人员实行结构设计与选材上的辅助作用,以避免在飞行器中出现容易腐蚀的结构与选材工作的失误,并对易腐蚀的关键部位进行详细的防护设计;在装配制造阶段,专业防护人员必须根据大纲的要求,配合质保人员编制生产工艺,避免在生产、装配过程中因不当操作而造成腐蚀隐患,消除其过程中的残留应力,并对暴露部件腐蚀的防护工作加以指导;在飞行器服役时期,编制腐蚀维护的相关手册,对航空材料腐蚀的维护等级进行切分,制定相应的腐蚀检查方法与其处理措施,最大程度消除飞行器腐蚀隐患,使之运行正常。至此,从飞行器的型号开发到正常使用,其防腐蚀工作可作为一套防护体系。

防护体系还应具有自我完善的功能,建立相应的数据资料库,将从型号开发往后各阶段的工作反馈资料收集入库,资料库的完整性随着型号的积累而稳步提升,最终可以为腐蚀防护工作提供极大的帮助以及理论实践的基础,将腐蚀带来的航空材料的破坏降到最低。

4 结语

对航空材料的腐蚀有四种,如果任其发展,任意一种都将造成灾难性的航空事故。我国目前对航空材料的腐蚀及防治研究已经取得了一定的成果,但仍然需要积极引入、研发防腐蚀的各类新技术,从飞行器的设计选型到交付使用的整个过程、阶段都积极应用、推广防腐蚀的新技术,以保障航空材料的质量,为我国航空航天事业的发展提供有力的理论及实践基础。

参考文献:

篇2

随着我国航空航天的不断进步,航空发动机技术的发展也不断的提高,燃油和控制系统由原来的简单系统发展到现在的复杂技术,由原来的液压机械操作发展到现在由全权限数字电子控制(FADEC)进行操作。原有的军用航空发动机中燃油和控制系统的特点是多变几何控制能力,而现在的FADEC技术将发动机的故障诊断和监视系统归入到发动机的控制系统中。在航空航天发展速度较快的今天,防喘控制也受到航天专家的重视。因此,本文将对航空发动机燃油和控制系统的发展进行阐释,为我国的航空航天发展提供理论依据。

1我国现阶段航空发动机的发展现状

1.1燃油控制系统的发展现状

燃油控制系统是航空发动机的核心控制系统,其主要性能直接影响整个发动机的控制系统,而燃油泵是燃油系统的重要组成部分。燃油泵包括燃油增压泵和主燃油泵,目前全球各国研制的军用航空发动机中的燃油增压泵是采用离心式独立转动模式,其增压能力可达到0.4-0.8 MPa;而主燃油泵一般采用的是齿轮泵,主要是由于齿轮泵的体积较小、流量较大。还有一种比较合理的选择是采用高压柱塞泵,它既可以作为主燃油泵还可以作为喷口油泵,据调查显示,该泵使用情况较为普遍,在英国生产的发动机中就采用了高压柱塞泵作为主燃油泵,最大的出口压力可达21 MPa,最大的流量也可达每小时10000kg,而近期俄罗斯也研发出了高压燃油柱塞泵。而通过大量的实验和应用显示,在泵油系统中还是应该采用离心泵作为发动机的主燃油泵,其主要特点是制造结构简单、质地较轻、燃油温升较少,且质量达到了要求。离心泵在设计上较为简单,其控制操作也极为方便,但在小流量的启动过程中其性能较低,因此需要再单独配置一个启动泵,这样将发动机的转数和流量变为可调控的模式。

1.2喷管控制系统的发展现状

发动机的喷管控制系统在航空发动机中也占有举足轻重的位置,对于发动机尾喷管的介质,我国目前采用液压油、燃油和滑油,但由于滑油和液压油的性较好,可导致喷管油源泵在工作时压力达到最高。在发动机中使用液压油系统则可以无需设立独立的油源系统,但在这样共同使用液压油源时,可对飞机的动态操作系统产生不利的影响,还会导致飞机的液压系统遭到污染。有调查显示,英国曾采用发动机尾喷管的独立滑油系统,虽然对喷管的控制得到了灵敏的提升,但在油源系统中增加了油箱和油泵等装置,使得控制系统的结构更为复杂。目前在我国的军用发动机中,使用较多的喷管控制系统是以燃油为介质,与此同时,在喷管油源泵的选择上多以高压柱塞泵为主。该泵的最大出口压力可达23 MPa,最大流量可达每小时3600L。

1.3FADEC技术系统的发展现状

FADEC技术是新研发的全权限数字电子控制系统,其主要包括传感器、执行结构、微处理机以及数据的通讯。数据传感器的使用数量在不断的增加,致使军用发动机电缆的质量也有进步,在发动机的燃油和控制系统中,传感器的质量占有不可或缺的位置。我国对传感器的研发方向是制造出光纤和智能的传感器,这将是迎合光纤通信的最大亮点。与此同时,微电子技术也给FADEC的发展提供了电子硬件,随着电子技术的蓬勃发展,微处理机也越来越受到航空专家的关注。在发动机的数据通讯过程中,通过高速的光纤数据把发动机的智能传感器和执行机构有效的连接起来,取代了原有的点到点式的串行通讯方式,这样提高了数据传输系统的安全性。在发动机未来的研发过程中,要注重防喘控制等相结合的应用,要做到同监视系统、飞控系统以及火控系统共同结合。FADEC技术可以实施较复杂的控制计划,用自适应控制系统进行对发动机的综合控制。

1.4防喘系统的发展现状

防喘系统在军用航空发动机中的主要作用是防止飞机飞行或发射武器时发动机出现喘振和熄火。美国和俄罗斯等国家在军用发动机上都使用了防喘和消喘的控制系统,同样的在我国的军用航空发动机中也应用了数字化的防喘控制系统,并取得了较大的研究进展。我国军用发动机中防喘控制系统的设计理念是采用有静压传感器的喘振信号器和高响应压力传感器,其设计可以利用数字滤波准确的判断出喘振的征候。不同类型的发动机其采用的防喘控制系统也是不尽相同的。在发动机的研发过程中,进口温度在90-100℃之内方可保证发动机工作的稳定性,若超过140℃时,发动机会出现瞬间的喘振现象,但发动机自身的防喘控制系统会将其回复到原始的稳定状态。

1.5监视系统的发展现状

在我国军用发动机中均配置了不同模式的监视控制系统,根据飞机功能的不同配置不同模式的监视控制系统,有的配置专用的监视系统,有的同飞行记录系统相兼容。我国研制的军用发动机中的监视控制系统,为了监视发动机在使用过程中关键参数的变化情况,监视系统可记录发动机的工作时间、工作温度、涡轮叶片的使用寿命系数以及高压转子的主、次循环等参数。监视系统在正常工作时,有两个机构在执行着相应的职责,一个机构执行控制系统,另一个机构执行状态监视系统,当监控系统出现故障时,就由状态监视系统进行对发动机的控制,在控制系统出现故障的时间里对飞行的数据和存储的监视参数进行记录,以便对监视故障的诊断提供帮助。

2我国未来燃油和控制系统的发展趋势

2.1供油系统的加强

我国研发的军用发动机主要是以燃油和控制系统为主导地位,采用新型的燃油泵控制系统同科学的电子硬件相结合,共同提高FADEC系统的工作性能。运用科学的控制系统和合理的控制算法可提高发动机的控制指令,不仅可以提高控制系统的使用寿命,同时还可以降低研发控制系统的成本。而降低供油系统的成本也成为学者的研究目标,研究表明当燃油的温升在20-30℃之间时,供油系统的质量便可减轻一半,这就大大的提高了供油系统的使用寿命。为了降低燃油系统对污染的增加,我国研制的军用发动机多采用离心式油泵,进而取代原有的齿轮泵和柱塞泵。但离心泵在工作过程中有弊端,即在小流量时效率较低,便会造成燃油温度的升高,因此,专家研发得出通过调节泵的工作转速来调节燃油泵的供油量。目前我国军用的航空发动机的燃油系统是应用电子技术进行控制,这就需要应用高集成度和耐高温的电子元件和器件,独立的燃油泵转动装置便成了发动机自我监视和诊断的保证。

2.2先进技术和科技的应用

我国军用发动机的燃油和控制系统中,应用了先进的技术和科技,采用耐高温的半导体元件可耐高温350℃、应用最先进的高温光电技术测量装置、采用砷化镓材质作为集成电路、高速处理器可达每秒一亿次以及高性能的复合材料。在军用航空发动机控制系统的设计上运用先进的分析和检测软件。在发动机研制过程中,应加强计算机辅助的设计理念,在燃油附件中利用先进技术进行改造,从发动机的工装设计、产品设计、工艺设计以及编程等发面共同发展,提高发动机的质量,节省研制时间。要利用先进的技术积极展开对控制系统和综合控制系统的研发工作,加强对FADEC技术的研发,利用智能传感器、数字执行机构、数据通讯、网络技术等进行发动机的研发。

3结语

在我国航空航天行业迅速发展的今天,军用航空发动机燃油和控制系统的研究取得了较大的进步。随着我国科研人员的不断研究,中国航空发动机的燃油和控制系统也达到了较高的水平。为能研制出更高质量的航空发动机燃油和控制系统,研究人员应继续加大对FADEC系统的研发工作,增加试验的准确性和应用性,要注重软件系统的编程,结合实践中发动机的型号进行研究,加快FADEC系统的研发。本文通过阐释燃油控制系统、喷管控制系统、FADEC技术系统、防喘系统以及监视系统的发展现状,进而提出了我国要加强供油系统,同时采用先进技术和科技来提高我国未来燃油和控制系统的蓬勃发展。为我国军用航空发动机的研制提供理论依据,与此同时,也为我国的航空航天发展指明了方向。

参考文献:

篇3

由于铝合金具有质地轻薄,比强度高,比高度高的优点,所以被广泛地应用于航空航天领域和舰船领域。焊接技术可以保障材料的利用率,减少总体机器质量,同时也大大降低了所需要注入的成本。和其他焊接技术相比,激光焊接技术对焊接环境要求较低,并不需要一定在真空环境下进行,且此技术焊接能量更高、焊接精度更准、焊接效率更好,整个焊接过程都能保障集中加热。目前,衡量一个国家工业加工水平的重要标志之一就是激光焊接技术在该国工业中所占的比重。在工业发展领先的国家中,铝合金激光焊接技术被广泛地应用到建造先进机器构造部件中。而随着经济的发展,各种高强度高韧性的铝合金被源源不断地研发出来,而这些多样式的新型铝合金对铝合金激光焊接技术也提出了更高的要求。所以综上所述,必须深入地对铝合金焊接技术优化方法进行研究[1]。

1铝合金的研究介绍

铝元素在元素周期表中位于第三周期,原子序数为13,原子量为26.9815。相比于其它有色金属、钢铁、塑料和木材,铝更富有延展性,质地柔软且易于成型,这些优秀特性使得铝材料广泛地应用于航空航天和汽车领域。可以说,铝合金是飞机结构的理想材料。丰富的资源量,低廉的使用成本以及良好的工作性能使得铝合金在飞机上的用量高达50%~80%。其中铝合金占军用飞机结构的45%~65%,而民用飞机使用量更是高达70%~80%。除了在飞机上铝合金用量广泛,其它航空业例如火箭铝合金也被大量利用,绝大多数火箭的运载壳体都是采用铝合金铸造炼制的。1924年德国发明了第一个含锂的铝合金,人们惊喜地发现铝锂合金相比于以往的铝合金,质量更轻,刚度更强,气动性更好,抗防腐能方面力更强,同时还具备可回收利用的优点,大大缩减了运行和维修成本,降低了总体风险。研究表明机器构件用铝锂合金取代常规的铝合金后,质量减轻10%~15%,刚度加强15%~20%,可以说是一种更加理想的航空航天材料。鉴于铝锂合金的这些优点,人们进一步地加以探索和研究,铝锂合金的研发取得了长足的进步。迄今为止,铝锂合金的研制发明已经进入到了第三代时期。铝锂合金的研发到目前为止已有七十余年历史,在西方国家,铝锂合金应用到航空航天领域已经有50多年的历史,而且还在不断发展优化系统成分。然而在我国对于铝锂合金的研发探索时间却并不长,早在上世纪六十年代,一些有见解的学者就有意识的想要加强铝锂合金这一领域的研究,然而由于国家提供的经费有限,我们的技术水平也无法与国外先进的技术水平相比,所以只取得了很小的成绩;“八五”之后,国家加强了投资力度,因此许多高校和研究所都开展了铝锂合金研究课题,这个阶段我们成功地研制出1420和2090铝锂合金,为我国铝锂合金的发展提供了很好的推动促进效果;“九五”期间,国家意识明显提高,为了接轨国际水平,更加重视铝锂合金项目的研发,在这个阶段,我国取得最明显的成绩就是2195铝锂合金的研制开发,并且独立地解决了退火工艺不均匀、热轧和冷轧及中间退火和大规格薄壁管材挤压这些问题;“十五”之后,我国进入工程应用阶段,我国对于铝锂合金不仅仅停留在研制开发阶段,更重视将铝锂合金应用到实际中,国产铝锂合金被逐渐地应用到航空航天领域,而我国自主研发的1420铝锂合金更是应用到运载火箭中[2]。经过多年的科技研究和实践应用,当前我国工业发展水平已经处于全国领先地位,航空航天领域对先进结构材料有着很大的需求。然而对于铝锂合金的研究,我国当前情况并不乐观,目前我国的铝锂合金发展水平与国外先进国家,例如美国、俄罗斯有超过20年的差距,这一数据不得不引起我们的注意,不断扩大领域、提升性能、开发研究新型技术已经成为亟待解决的问题。

2铝合金的激光焊接技术优化研究

由于铝合金具有薄壁结构,所以在铝合金材料上使用焊接技术更加方便。焊接技术可以有效地减少成本、减轻质量、提高利用率,此种技术被广泛地应用到行业结构建造方面。而传统焊接技术,如:火焰焊接、电弧焊接、等离子体弧焊接,都具有热源发散,功率密度低,工作效率低,焊接结构变形量大的缺点,因此,引入新的焊接技术迫在眉睫。

2.1激光焊接特点

上世纪六十年代,激光焊接技术作为一种新的焊接技术出现,很快就因其智能化、柔软化、多样化、集成化、大深宽比、焊缝小、变形量小、焊接效率高、焊缝性能好和自动化易于实现等优点被广泛认可使用。如今激光焊接技术已经成为汽车制造业的标准焊接制造方法,而且也越来越多地被使用到航空航天行业中。激光焊接属于高能束流焊接方法,它的作用原理是“小孔效应”[3],简单说此原理就是指在熔池中产生小孔,通过孔壁获取能量,形成焊缝。高能束流焊接方法除了激光焊接技术,还有电子束焊技术,只是电子束焊技术所传递能量的介质是高能密度电子,此种介质必须在真空环境中才能完成传递工作。而激光焊接技术传递能量介质是电磁波,在大气下就可以进行,所需工作成本比电子束焊技术更低。在飞机制造行业中,人们通常用铆接工艺将铝合金材质壁板进行连接,然而铆接工艺需要在基础材料上打通大量工艺孔,紧密的工艺孔严重地影响了材料的美观性,更是破坏了结构的连接性和整体性,而且还会加大结构的重量。与传统工艺相比,激光焊接技术仅仅利用激光就能将铝合金材质壁板连接起来,不需要如此繁琐的工程,同时也保留了基础材料的完整性。因此,航空制造业越来越多地选择激光焊接技术进行铝合金材质壁板连接[4]。

2.2激光焊接技术难点以及问题

尽管激光焊接技术虽然有诸多优点,然而由于铝和铝合金本身对激光具有高反射率和高热导型,所以激光焊接技术也有许多难点和问题。铝对于激光具有高反射率,例如对YAG激光,铝的反射率接近80%,而对CO2激光,铝的反射率更是高达90%,高强的反射率使得母本材料对激光的吸收率极差,大大降低工作效率。激光焊接熔池通常建立的又深又窄,但是激光发光率极大,传送过程中产生大量蒸汽,如此强大的蒸汽流在通过熔池时就会使熔池中的溶液大量飞溅。激光焊接的熔池存在时间非常短,而激光焊接的焊缝冷却速度却很快,这样就会导致熔池中的气体无法排出,以气孔形式存在其中。由于激光焊接是一种精准的焊接技术,为避免产生焊接裂纹对接头间隙有着严格的要求,通常不许超过母材厚度的10%。铝合金本身具有低电离的特点,焊接过程会产生不稳定粒子,影响焊接过程的稳定性和焊缝形状[5]。

2.3激光焊接技术优化研究

激光焊接根据作用机制可以分为热导焊和深熔焊两种。二者在应用领域上各有不同,其中热导焊应用于精密仪器以及微小零件的焊接中;而深熔焊则是大型仪器的焊接手段,深熔焊所应用的激光有三种类型,其特点如下表1所示。如表1所示,CO2气体激光的工作介质为CO2,它的波长为10.6微米,输出功率很高,可是输出光束质量极差,因此并不适用于焊接;YAG固体激光的工作介质为红宝石、钕玻璃和掺钕钇铝石榴石等,它的输出波长为1.06微米,和CO2气体激光相比,YAG固体激光更容易被金属吸收,转化效率高且操作灵敏,因此被大量使用;光纤激光则是最新型研发的激光器,它的输出波长在1.08微米左右,虽然它的实践时间较短,但是具有运行成本低、光束质量高,获得的激光功率高的优点,是非常好的激光焊接技术。

3结语

与传统焊接技术相比,激光焊接技术具有明显突出的优点,因此近年来应用越来越广泛。但是由于铝合金自身的局限性,因此铝合金激光焊接技术仍然存在许多问题有待深入探讨与解决。本文通过对铝合金材料和目前激光焊接技术现状的分析,探讨一种新的激光焊接技术优化方法,希望通过本文的研究,对以后的激光焊接技术优化研究起到积极促进作用。

参考文献

[1]张大文,张宏,刘佳,等.铝合金连续-脉冲激光焊接工艺对比实验研究[J].激光技术,2012,36(4):453-458.

[2]孙福娟,胡芳友,仝崇楼,等.消除铝合金激光焊接缺陷与提高焊缝强度研究[J].现代制造工程,2006(6):78-80.

[3]陶汪,陈彦宾,李俐群,等.铝合金激光点焊工艺特性研究[J].红外与激光工程,2011,40(4):659-663.

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