焊接技術(shù)在飛機(jī)修理中的應(yīng)用

戚佳睿，張丹峰，孫海霞，韓莉

（海軍航空工程學(xué)院青島校區(qū)，山東青島266041）

焊接技術(shù)在飛機(jī)修理中的應(yīng)用

戚佳睿，張丹峰，孫海霞，韓莉

（海軍航空工程學(xué)院青島校區(qū)，山東青島266041）

分析飛機(jī)上高故障率的機(jī)件焊接特點(diǎn)和損傷模式，提出焊接操作技術(shù)要點(diǎn)，提供焊接工藝參數(shù)。

飛機(jī)修理；焊接技術(shù)；工藝參數(shù)

0 引言

焊接是飛機(jī)結(jié)構(gòu)修理工作中的重要工藝之一，由于焊接工藝成本低、生產(chǎn)效率高、質(zhì)量可靠，不僅一些焊接結(jié)構(gòu)可以采用焊接方法修理，飛機(jī)上一些其他方式連接的結(jié)構(gòu)，如果產(chǎn)生損傷，在修理時(shí)也經(jīng)常采用焊接的方法。飛機(jī)損傷主要包括兩方面，一方面是飛機(jī)遭受敵方攻擊，使機(jī)件產(chǎn)生彈孔、裂紋、裂口等損傷，另一方面是機(jī)件在使用過程中，受到外界各種因素的影響，它們的堅(jiān)固程度和性能將逐漸變差，以致產(chǎn)生裂紋或各種不同的損壞現(xiàn)象。而部分受損件必須通過焊接來進(jìn)行修理恢復(fù)，此時(shí)必須快速對(duì)受損件制定精確、可靠的焊接修理工藝，采取優(yōu)質(zhì)、高效的修理方案，在最短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)飛機(jī)的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能，保持部隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力。本文以某型飛機(jī)為例，對(duì)飛機(jī)上高故障率的機(jī)件進(jìn)行材料焊接特點(diǎn)的分析，及損傷模式分析，提出焊接操作技術(shù)要點(diǎn)，提供焊接工藝參數(shù)。

1 飛機(jī)焊接件焊接特點(diǎn)分析

飛機(jī)上故障率較高的焊接件主要由5A05，3A21，1Cr18 Ni9Ti和GH3030等材料制造。

1.15 A05

5A05是鋁-鎂系中含鎂量較高的，不可熱處理強(qiáng)化的鋁合金，含有4.8%～5.5%的鎂和0.3%～0.6%的錳，可焊性、塑性、耐腐蝕性較好。由于鎂的沸點(diǎn)很低（1107℃），而鎂與氧的親和力又較大，鎂會(huì)被氧化和蒸發(fā)而減少。由于鎂的含量在3%以上，裂紋傾向很小，有形成結(jié)晶裂紋的傾向。5A05用于制造各類導(dǎo)管等。

1.23 A21

3A21是航空工業(yè)應(yīng)用廣泛的防銹鋁合金，具有較好的焊接性能?？刹捎醚跻胰埠?、氬弧焊、電阻點(diǎn)焊、縫焊及釬焊等，焊接接頭的強(qiáng)度系數(shù)可達(dá)90%以上，其塑性及抗蝕性較好。氧乙炔焊縫成形較差，有時(shí)氣密性也不高。氬弧焊可獲得較好的綜合性能，電阻焊能得到優(yōu)良的接頭。3A21用于制造油箱及各類導(dǎo)管。

1.31 Cr18Ni9Ti

1Cr18Ni9Ti屬于奧氏體不銹鋼，具有較好的塑性和高溫性能，焊接性良好，熱裂紋傾向小，一般用于耐腐蝕、抗氧化、對(duì)強(qiáng)度要求不高，或在較高或較低溫度下工作的零件，可滿意地進(jìn)行氬弧焊、電子束焊、電阻焊、摩擦焊和釬焊等。1Cr18Ni9Ti主要用于燃油導(dǎo)管、噴管等零件。

1.4 GH3030

GH3030屬于鎳基高溫合金，具有良好的熱穩(wěn)定性，以及沖壓和焊接性能。除了以鎳為基體組成外，還含有大量的鉻及鈦、鋁、鎢、鉬、鈮等合金元素，這些合金元素都容易和氧發(fā)生作用而氧化，在熔焊時(shí)，如果對(duì)焊接區(qū)沒有采取有效地保護(hù)措施，會(huì)引起合金元素的嚴(yán)重?zé)龘p，影響焊接接頭的耐熱性?？蛇M(jìn)行鎢極氬弧焊，電阻點(diǎn)、縫焊。鎢極氬弧焊時(shí)工藝性能好，焊接裂紋敏感性小，焊接接頭的強(qiáng)度系數(shù)一般均＞90%。GH3030在700℃以上時(shí)隨著溫度的升高，強(qiáng)度下降較快，容易產(chǎn)生變形。主要用于尾噴管等耐高溫零件。

2 高故障率機(jī)件在焊接修理過程中的技術(shù)要點(diǎn)

2.1 滑油箱的故障分析及操作技術(shù)要點(diǎn)

該油箱箱體是壁厚只有0.8 mm的3A21鋁錳系合金，在強(qiáng)烈振動(dòng)的飛行過程中，箱體極易造成凹坑，焊縫根部出現(xiàn)裂紋，給飛行帶來安全隱患。采取箱體切割、整形、焊接等方法來完成修理。當(dāng)油箱在原焊縫處機(jī)械切割、卷邊后，有2個(gè)焊接技術(shù)難點(diǎn)：①由于金屬延展性，造成兩卷邊厚度不等，一般在0.3～0.7 mm，且不規(guī)則；②在卷邊端面，直徑約1 mm的凹坑和劃痕，這些凹坑、劃痕表面附著氧化膜，其熔點(diǎn)約2050℃。這樣在焊接過程中，基體金屬及焊絲熔化，而表面的氧化膜仍處于固體狀態(tài)，阻礙焊絲與基體金屬相互熔合，出現(xiàn)不熔化的缺陷。采取措施：①做好表面處理，用銼刀、細(xì)鋼絲刷將待焊部位的氧化膜去除，直至露出銀白色光澤。②操作技術(shù)，將箱體置于平焊位置，裝配定位焊焊點(diǎn)之間距離20～30 mm，卷邊間隙＜0.5 mm，后用銼刀將卷邊邊緣待焊處修銼平整。起焊時(shí)，焊接傾角為60°～70°，當(dāng)卷邊熔化軟塌時(shí)，減少至30°。在兩卷邊厚度差＞0.3 mm時(shí)，應(yīng)添加焊絲，防止造成薄邊下塌，出現(xiàn)不熔合缺陷。采用小電流、提高焊接速度，采取較小線能量，減小箱體變形。

2.2 燃油導(dǎo)管的故障分析及操作技術(shù)要點(diǎn)

該導(dǎo)管是含有4.8%～5.5%的鎂和0.3%～0.6%的錳的鋁鎂系合金，所以該導(dǎo)管的抗拉強(qiáng)度、硬度比3A21大，但冷彎角度較小，如果冷彎角度過大，容易產(chǎn)生裂紋甚至斷裂，在出現(xiàn)此故障后，目前采取用3A21替代5A05制作彎管部位，與原材料進(jìn)行焊接。5A05鎂的含量比較高，其沸點(diǎn)為1170℃，而焊接電弧溫度＞2000℃，造成了鎂的蒸發(fā)，采用相同材料5A05作為焊絲來補(bǔ)充鎂的含量，維持原金屬內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，保證其物理、化學(xué)、力學(xué)性能。

2.3 尾噴管的故障分析及操作技術(shù)要點(diǎn)

尾噴管是由于飛機(jī)的劇烈震動(dòng)，在安裝圓孔處產(chǎn)生裂紋，安裝圓孔磨損超差，安裝后無法達(dá)到技術(shù)要求。可采取對(duì)原安裝孔補(bǔ)焊后將端面銼平，在其他位置鉆打安裝孔，超過6.2 mm的裂紋用Φ2～2.5 mm鉆頭在裂紋兩端鉆止裂孔進(jìn)行焊接，裝機(jī)使用一定時(shí)間后，未出現(xiàn)裂紋等故障。GH3030電阻系數(shù)比碳鋼大6～8倍，而導(dǎo)熱系數(shù)比碳鋼小3～4倍，熱量不易被基體金屬傳導(dǎo)散失，溫度分布不均勻，電流越大，裂紋傾向越大，所以應(yīng)采用較小的焊接電流和適當(dāng)增大焊接速度。

3 相關(guān)機(jī)件焊接工藝參數(shù)

合理地制定焊接修理工藝，對(duì)保證焊縫質(zhì)量起到了至關(guān)重要的作用，因此在進(jìn)行焊接修理實(shí)際操作前，必須要選擇合理的焊接工藝參數(shù)。相關(guān)機(jī)件焊接工藝參數(shù)如表1所示。

表1 相關(guān)機(jī)件焊接工藝參數(shù)

4 焊后檢驗(yàn)

對(duì)焊接修復(fù)區(qū)進(jìn)行檢驗(yàn)，是不可忽視的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，保證焊接修理質(zhì)量的一個(gè)重要手段。

4.1 外觀及尺寸檢驗(yàn)

用5～20倍的放大鏡檢查焊縫是否符合要求，有無裂紋、假焊、弧坑、未焊透、燒穿、咬邊等缺陷。

4.2 氣密性檢驗(yàn)

各類密閉容器、導(dǎo)管經(jīng)焊接修理后，需要檢查氣密性。檢驗(yàn)油箱時(shí)用導(dǎo)管連接油箱口，將其余的孔堵塞，向油箱內(nèi)通入壓縮空氣，焊縫表面涂上肥皂水，若發(fā)現(xiàn)肥皂泡，應(yīng)重新補(bǔ)焊。

4.3 射線探傷檢驗(yàn)

利用射線在缺陷處和無缺陷處被吸收的程度不同，通過接頭后強(qiáng)度的衰減差異，作用在膠片上的感光程度也不一樣，這樣通過觀察底片上的影像，就能夠發(fā)現(xiàn)焊縫內(nèi)有無缺陷及缺陷的種類、大小和分布。

5 結(jié)束語

由于飛機(jī)損傷形式多種多樣，實(shí)施修理的方法也更為靈活，只有在平時(shí)的工作中不斷總結(jié)，積累經(jīng)驗(yàn)，戰(zhàn)時(shí)才能得心應(yīng)手，圓滿完成應(yīng)急搶修裝備保障任務(wù)。

［1］關(guān)橋分.航空制造工程手冊(cè)/焊接［M］.航空工業(yè)出版社，1996.

［2］陳強(qiáng).焊接手冊(cè)/焊接結(jié)構(gòu)［M］.機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

［3］郝建軍，李建平，李新領(lǐng).氬弧焊工藝與實(shí)訓(xùn)［M］.北京理工大學(xué)出版社，2011.

［4］任長春.金屬材料及機(jī)械制造工藝［M］.西安電子科技大學(xué)出版社，2012.

〔編輯 凌瑞〕

森德格公司新一代振動(dòng)診斷儀、動(dòng)平衡儀

診斷儀不同于一般的分析儀，將振動(dòng)故障診斷的成熟理論，診斷專家多年的經(jīng)驗(yàn)融合到手持式儀器中，只需輸入幾個(gè)設(shè)備參數(shù)，依據(jù)提示測(cè)量，便可自動(dòng)識(shí)別80%的常見故障。采用多參數(shù)缺陷識(shí)別算法的滾動(dòng)軸承診斷系統(tǒng)，更是大大降低了常見單參數(shù)方法（包絡(luò)或沖擊法）的誤診率。www.sendig.com.cn

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.02.52

E953

B