激光焊接頭技術(shù)的應(yīng)用幫助延長飛機使用壽命
目前,中國已提出迫切需要延長在役和正在研究的飛機的使用壽命。飛機結(jié)構(gòu)的使用壽命不僅與詳細設(shè)計,機身材料和飛行載荷有關(guān),而且與零件的制造質(zhì)量和所采用的技術(shù)密切相關(guān)。這些技術(shù)包括焊接頭焊接技術(shù),裝配技術(shù)和加固技術(shù)。
機身結(jié)構(gòu)是通過各種形式的連接的力傳遞和承載整體。在分布在結(jié)構(gòu)單元上的數(shù)萬個連接點之間傳遞“力”期間,對結(jié)構(gòu)體的重復(fù)動作引起疲勞損壞,這又影響飛機結(jié)構(gòu)的使用壽命。連接結(jié)構(gòu)的使用壽命是機身結(jié)構(gòu)使用壽命的主要決定因素之一。焊接頭焊接技術(shù)的應(yīng)用研究的主要目的是確保結(jié)構(gòu)的可靠連接,而不會在飛機的預(yù)定使用壽命期間發(fā)生故障或故障。
激光焊接頭是用高功率密度激光束照射材料表面,材料表面吸收光能并將其轉(zhuǎn)換成熱能,使焊接部分的溫度升高并熔化成液態(tài),從而兩種材料的連接在隨后的冷卻和凝固過程中實現(xiàn)。它是一種高速,高效,高精度的高能量密度的激光焊接頭焊接方法。焊接頭的質(zhì)量與電子束焊接的質(zhì)量相當,但不需要真空環(huán)境,也不會產(chǎn)生X射線。特別適用于新型耐高溫航空結(jié)構(gòu)材料的焊接組合。
影響激光焊接頭的主要技術(shù)參數(shù)包括:激光類型和功率,光斑直徑,焊接速度,激光入射,焊絲形狀和尺寸,保護氣體特性等。目前,國產(chǎn)激光焊接頭焊接鈦合金板材的成熟度有了很大提高。經(jīng)過改進,雙梁激光焊接頭焊接鈦合金板結(jié)構(gòu)的成熟度也得到了很大提高。
主動磁通氬弧焊是通過在焊接位置涂覆活性物質(zhì)來壓縮焊接頭焊接電弧,改善熔池流動,減少熱影響區(qū),提高焊接質(zhì)量。表面超聲沖擊強化是利用超聲波沖擊波的能量沖擊金屬零件表面,在零件表面產(chǎn)生壓應(yīng)力層,改善零件表面狀態(tài)。
超聲沖擊強化技術(shù)目前正處于我國的應(yīng)用研究階段。 “十一五”期間,采用該技術(shù)強化鈦合金焊接,并進行了實驗研究和分析。焊接頭焊接后的超聲沖擊處理(UIT)可有效改變焊縫表面的應(yīng)力分布,并將拉應(yīng)力轉(zhuǎn)換為壓應(yīng)力。設(shè)計了一種輔助工具,通過激光焊接頭焊接和活性焊劑氬弧焊加強波紋腹板梁結(jié)構(gòu)的焊接,獲得了一定的效果和工程應(yīng)用經(jīng)驗。