淺析飛機(jī)線路中的焊接技術(shù)

施娟

摘要：飛機(jī)上的線路傳導(dǎo)著飛控、火控等各種指令，不但是全機(jī)的通訊鏈路，而且還為全機(jī)提供電源信號(hào)。飛機(jī)的線路作為保證信號(hào)傳輸?shù)恼_可靠的重要產(chǎn)品，其質(zhì)量和可靠性直接影響著飛行安全。而飛機(jī)線路中最關(guān)鍵的技術(shù)就是端接技術(shù)。而目前的端接方式主要有焊接和壓接兩種。本文主要選取端接技術(shù)中一種方式——焊接技術(shù)進(jìn)行深入研究，并制訂可靠性的預(yù)防手段，在一定程度上降低了焊接風(fēng)險(xiǎn)。

關(guān)鍵詞：焊接;假焊;虛焊

0 ?引言

飛機(jī)線路中起傳輸作用的導(dǎo)線、連接器、開(kāi)關(guān)接線端子等，通過(guò)端接的方式連接到一起，使飛機(jī)各系統(tǒng)之間互聯(lián)，形成一個(gè)整體，從而控制飛行。而目前的端接方式主要有焊接和壓接兩種。如何高效地完成焊接工作，同時(shí)保證其牢固性和可靠性是本文的最終目的。

1 ?概述

隨著飛機(jī)裝備的迅猛發(fā)展，飛機(jī)線路的設(shè)計(jì)與制造、修理、維護(hù)已然成為一個(gè)重要的課題。它是一個(gè)龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)，但又與航電、火控等功能性系統(tǒng)不同，本身不能實(shí)現(xiàn)獨(dú)立系統(tǒng)功能，但對(duì)功能起支撐作用，只有與其它專業(yè)結(jié)合才能發(fā)揮自身的功能。

飛機(jī)線路幾乎遍布全機(jī)，它在極端復(fù)雜、多變的環(huán)境下，完成各種指令。而焊接則是連接各功能系統(tǒng)內(nèi)導(dǎo)線與連接器接觸偶、接線端子、開(kāi)關(guān)等的重要方式。焊接不可靠，極易引發(fā)飛機(jī)報(bào)故，造成空中事故。瑞士航空111號(hào)航班，是從美國(guó)紐約市到瑞士日內(nèi)瓦的定期國(guó)際客運(yùn)航班，于1998年9月2日凌晨發(fā)生在加拿大哈利法克斯機(jī)場(chǎng)附近海域的空難事件。飛機(jī)在沖入大西洋后粉碎性解體，全機(jī)229人無(wú)一生還。全機(jī)分裂成數(shù)百萬(wàn)片的碎片，調(diào)查工作起初陷入困境，調(diào)查人員依據(jù)當(dāng)晚值班的航管員及黑盒資料得知原因失火墜毀，研究人員從被打撈上來(lái)碎片中，發(fā)現(xiàn)其中一根電線上有電弧，由此便推出空難原因：由電線短路引起的火花點(diǎn)燃了聚對(duì)苯二甲酸乙二酯（PET）隔熱層，再由PET隔熱層點(diǎn)燃了其他東西引發(fā)失火。1996年7月17日，一架環(huán)球航空800號(hào)航班從紐約起飛不久后就在紐約長(zhǎng)島空中解體爆炸，去調(diào)查空難，原因是油箱電路短路爆炸。這次事故導(dǎo)致航班230人全部遇難。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，自2012年以來(lái)，我廠共發(fā)生電氣線路典型故障19起，其中短路故障4起、虛接故障3起、斷路故障3起。從這些空難中和典型故障中可以看出，因?yàn)椴僮鲉?wèn)題引起的斷線、虛焊，假焊等故障層出不窮，所以焊接的可靠性將會(huì)對(duì)飛行安全產(chǎn)生重要的影響。

2 ?焊接

2.1 名詞解釋

2.1.1 焊接

焊接本文指的是釬焊，是一種連接金屬的工藝方法。它是利用熔點(diǎn)比母材低的釬料，在母材不熔化的情況下，釬料熔化并潤(rùn)濕及填充兩母材之間的釬縫。在釬縫中，釬料與母材相互溶解和擴(kuò)散，反應(yīng)生成金屬化合物-合金薄層，釬料粘著與母材，使兩母材得到牢固的結(jié)合，釬焊過(guò)程示意圖見(jiàn)圖1。根據(jù)釬料的熔化溫度和釬焊接頭的強(qiáng)度不同，可以分為硬釬焊和軟釬焊。硬釬焊釬料的熔點(diǎn)在450℃以上，軟釬焊焊料的熔點(diǎn)在450℃以下。飛機(jī)線路中所涉及的均是軟釬焊，也通常被稱為焊接，所用釬料稱為焊錫。

2.1.2 假焊

在焊接完成后，焊點(diǎn)表面好像焊接成功，光滑飽滿，但實(shí)際上焊料和母材之間并沒(méi)有連接牢固，產(chǎn)品再受外力或振動(dòng)過(guò)程中容易脫落，這種現(xiàn)象稱為假焊。

2.1.3 虛焊

一般是在焊點(diǎn)內(nèi)部有氧化物或雜質(zhì)、焊接溫度不合適、焊接方法不適應(yīng)，實(shí)質(zhì)上焊錫與母材之間存在隔離層，它們沒(méi)有完全接觸在一起，肉眼一般無(wú)法看出其狀態(tài)。長(zhǎng)時(shí)間的通電會(huì)使焊點(diǎn)發(fā)熱，從而使焊接部分氧化，容易造成焊點(diǎn)脫落，從而反映出的電氣特性時(shí)通時(shí)斷。

2.2 焊接工具、材料及作用

2.2.1 焊料

焊料是在焊接過(guò)程中，低于工件材料熔點(diǎn)的溫度并填充焊接接頭的金屬或合金。主要以錫、鉛、鋅、鎘、鉍、鋅等金屬為基的合金。它們的共同點(diǎn)是熔點(diǎn)比較低，強(qiáng)度及硬度小，塑性及抗疲勞性能較好。其中，錫鉛焊料由于熔點(diǎn)低、潤(rùn)濕性好、耐腐蝕性優(yōu)越，所以被廣泛的用于飛機(jī)中。在日常修理中，針對(duì)機(jī)型和飛機(jī)的區(qū)域等不同的修理要求，使用的焊錫也不同，要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選用。

2.2.2 焊劑

焊劑能促進(jìn)焊縫的形成，并且保證焊接過(guò)程順利進(jìn)行和獲得牢固的焊接質(zhì)量。焊接過(guò)程中它能清除工件材料及焊料表面的氧化膜，抑制氧化膜的再生，同時(shí)改善焊料的潤(rùn)濕性。軟釬焊過(guò)程中使用的是軟焊劑。一般根據(jù)焊接后殘留焊劑對(duì)焊接接頭腐蝕的不同可分為，非腐蝕性軟焊劑、緩性軟焊劑及腐蝕性軟焊劑三類。飛機(jī)線路制造與修理中，使用幾乎沒(méi)有腐蝕，而具有不大的化學(xué)性能的非腐蝕性焊劑。通常使用的是酒精松香混合液，它的成分為75%酒精和25%的松香混合物。飛機(jī)線路中禁止使用腐蝕性焊劑。

2.2.3 焊接工具

在飛機(jī)線路修理與制造中，應(yīng)用著廣泛的焊接工具是電烙鐵。但有些掛預(yù)掛錫的導(dǎo)線或零件，以及粗導(dǎo)線的焊接，通常用焊錫鍋來(lái)完成。電烙鐵之所以能成為焊錫的最好工具，還是它由于使用輕便、干凈，有電源的地方即可隨時(shí)使用。焊接不同體積的零件，可根據(jù)需要采用適當(dāng)加熱功率電烙鐵。它們的功率自20瓦至500瓦。電源電壓一般為220V?？紤]到人身和設(shè)備安全或工作條件等原因，飛機(jī)上作業(yè)時(shí)要使用不高于36V低電壓電烙鐵。

烙鐵的重量越大，它的溫度越穩(wěn)定。因此，焊接大的零件需要大功率電烙鐵，但重量大的大功率烙鐵操作不方便，不能用于焊接小零件。應(yīng)根據(jù)所需焊接的零件的接點(diǎn)的面積，能使焊料在零件接點(diǎn)上流動(dòng)，并保持足夠的熱量，選擇使用恰當(dāng)功率的電烙鐵。

電烙鐵有外熱式和內(nèi)熱式兩種。外熱式電烙鐵有手柄、加熱桿和烙鐵頭部分三組成。它的烙鐵頭安裝在加熱桿身內(nèi)部，并露出工作部分。內(nèi)熱式電烙鐵是由連接桿、手柄、加熱桿和烙鐵頭共四部分組成，它具有重量輕、體積小、發(fā)熱快等特點(diǎn)，也是飛機(jī)線路修理和制造中常用的焊接工具。根據(jù)所焊電線截面大小和元器件的特征選擇不同功率的電烙鐵：①釬焊半導(dǎo)體元件、集成電路應(yīng)使用（15～25）W電烙鐵;②釬焊繞組漆包線應(yīng)使用（25～45）W電烙鐵;③釬焊一般電纜、電線、電子元件（電阻、電器、大功率半導(dǎo)體零件等）和小型電機(jī)換向器接線應(yīng)使用（45～100）W電烙鐵;④釬焊彈性膜片、換向器接線、鋼制零件、波導(dǎo)元件應(yīng)使用（100～150）W電烙鐵;⑤釬焊截面20mm2以上電線、屏蔽襯套及其它較大零件時(shí)應(yīng)使用（150～300）W電烙鐵。

2.3 焊接前準(zhǔn)備

2.3.1 場(chǎng)地準(zhǔn)備

①工作臺(tái)或工作區(qū)域要有較好的采光或照明。

②烙鐵架的周圍不得放置易燃品和易受熱變質(zhì)的元器件。

③在需要大量焊接的場(chǎng)所，應(yīng)該有通風(fēng)裝置。

④工作臺(tái)或工作區(qū)域應(yīng)干燥、整潔。

2.3.2 工具及器材準(zhǔn)備

①工具準(zhǔn)備：電烙鐵、熱風(fēng)槍、剝線鉗、剪刀、剪線鉗、焊線架、焊線臺(tái)、毛刷等。

②使用耗材：標(biāo)志管、熱縮管、焊錫、焊劑（酒精松香混合液）、清洗劑（酒精）等。

③防護(hù)用具：防護(hù)口罩。

2.4 焊接工藝流程

焊接工藝的主要流程主要有剝線、掛錫、焊接、冷卻及清洗等五個(gè)步驟。

具體的操作方法如下：

第一步：剝線。

目前航空系統(tǒng)中飛機(jī)線纜中剝線方式有機(jī)械剝線和加熱剝線兩種方式，分別采用的工具是熱剝鉗和剝線鉗。剝線后的線芯（見(jiàn)圖2）滿足以下要求：

①剝?nèi)ソ^緣層的線芯上不允許有殘留的絕緣層。②剝好的電線絕緣層端部應(yīng)齊整平直。為控制導(dǎo)線絕緣層的毛邊現(xiàn)象，可以涂上少量清漆，切勿將清漆涂在線芯上阻礙電氣連接;需要時(shí)也可安裝熱縮管，使編織外套不致散開(kāi)。③剝線時(shí)線芯不允許有刻痕和斷絲。當(dāng)線芯有刻痕和斷絲時(shí)，應(yīng)剪去重新剝線。④電線的絕緣層不應(yīng)被戳穿、壓壞、剪切和刮擦的損傷;由剝線鉗夾線板造成的壓痕如果沒(méi)有使導(dǎo)線外皮破裂，或使外絕緣層沒(méi)有被擠壓變形變薄是可以接受的。⑤采用加熱剝線方式時(shí)，不能使操作后的線芯偏離中心，導(dǎo)線絕緣層不能有水泡或焦痕。⑥采用機(jī)械剝線時(shí)，根據(jù)電線的規(guī)格，使用剝線鉗選擇合適檔位，剝?nèi)ル娋€的絕緣層。⑦對(duì)于不同類型焊接件，線芯的剝線長(zhǎng)度也有不同規(guī)定，以2PX焊接型連接器的Φ1.5接觸偶為例，那么剝出線芯的長(zhǎng)度應(yīng)達(dá)到接觸偶的圓套筒底部（Φ1.5接觸偶規(guī)格圓套筒深度約為4.5mm，那么剝線的長(zhǎng)度，略大于或等于4.5mm）;當(dāng)線芯送至圓套筒底部時(shí)，露在圓套筒端頭外的線芯最長(zhǎng)不得超過(guò)1mm。⑧線芯剝好后，若端頭有松散的情況，可按照原導(dǎo)線的自然絞合方向進(jìn)行絞扭，使線芯達(dá)到平順、緊致的效果。

機(jī)上作業(yè)時(shí)，要防止修剪的線芯和剝離的線頭掉落在機(jī)內(nèi)形成多余物。

第二步：掛錫。

掛錫的作用是為了幫助導(dǎo)線在焊接過(guò)程中，更好的與接觸偶連接，避免虛焊、假焊現(xiàn)象。掛錫之前需要帶上防護(hù)口罩。一般焊接過(guò)程的掛錫分為兩個(gè)方面，一是導(dǎo)線線芯的掛錫，二是對(duì)與導(dǎo)線相連接的焊接零件掛錫。對(duì)導(dǎo)線線芯的掛錫：為了保證掛錫充分，可在線芯上涂少量焊劑后再進(jìn)行掛錫，注意：線芯部分要掛錫均勻，在距絕緣層端1mm處的散熱區(qū)域可不掛錫。線芯掛錫后，焊料層要完整、薄而均勻。焊接零件的掛錫：以2PX焊接型連接器為例，取少許酒精清洗連接器接觸偶的圓套筒，清除其內(nèi)油污;用毛刷蘸少許助焊劑涂到連接器的圓套筒內(nèi)，焊劑用量不宜過(guò)多，避免流淌。此時(shí)的掛錫過(guò)程，要求所填的錫量要適中，少了不能填滿焊縫，焊點(diǎn)不牢固，但也不能太多，多了容易形成焊瘤。同時(shí)，需注意掛錫充分，保證圓套筒內(nèi)部每處均有掛錫。為了保證焊接性能，當(dāng)全部掛錫完成后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行焊接。

當(dāng)全部掛錫完成，用毛刷蘸少許酒精清洗導(dǎo)線線芯和接觸偶的圓套筒，清除多余焊劑。

第三步：焊接。

對(duì)于連接器的焊接，要注意焊接順序，連接器絕緣板面板上接觸偶的排列，盡量按照從左到右，從下到上的順序焊接。取少量焊劑，均勻涂抹在被焊零件掛錫處，使用電烙鐵加熱使其熔化，當(dāng)被焊件達(dá)到溫度要求時(shí)，焊錫成光亮液體狀態(tài)后，將導(dǎo)線線芯送入熔化的焊錫中，用電烙鐵頭將焊料拖動(dòng)一小段距離，以保證焊料表面平整且完全覆蓋整個(gè)焊接點(diǎn)。整個(gè)焊接中都要保持手和被焊零件的穩(wěn)定。此時(shí)如果焊錫量不滿足要求，可將導(dǎo)線從熔化的焊錫移開(kāi)，再次添加焊料，重復(fù)焊接工作。

焊接過(guò)程中要掌握焊接溫度，時(shí)間短溫度上不去，焊錫還未完全熔透，插入線芯容易造成焊錫堆積現(xiàn)象，焊錫不能連接牢固，溫度不夠，焊劑不能充分揮發(fā)，造成虛焊;但也不能時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、溫度過(guò)高，使焊錫流淌。

第四步：冷卻。

待焊接工作完成后，將電烙鐵移開(kāi)被焊零件，讓焊點(diǎn)自然冷卻。電烙鐵移開(kāi)過(guò)程要迅速，速度慢則會(huì)使焊錫出現(xiàn)拉尖、毛刺的現(xiàn)象。電烙鐵頭移開(kāi)的方向從焊接點(diǎn)處向?qū)Ь€的右后拉，在焊點(diǎn)的斜上30°最佳。焊點(diǎn)的冷卻過(guò)程中不允許使用其它強(qiáng)制冷卻液，冷卻過(guò)程中都要保持手和被焊零件的穩(wěn)定，一直等到焊點(diǎn)完全冷卻為止。

第五步：清洗。

焊接完成后，使用毛刷沾少量酒精對(duì)焊點(diǎn)表面進(jìn)行清潔，徹底清除焊點(diǎn)周圍多余焊劑和雜質(zhì)。清潔后待酒精自然揮發(fā)，使焊點(diǎn)干燥后再進(jìn)行下一步操作。針對(duì)連接器接焊接后的清洗，為了使其所有接觸偶焊點(diǎn)徹底清洗干凈，應(yīng)采取逐排焊接逐排清洗方式。清洗過(guò)程中禁止將焊接件直接放入酒精中浸泡清洗。

2.5 焊接質(zhì)量檢查方法和要求

在飛機(jī)線路中焊點(diǎn)的質(zhì)量檢查，目前比較廣泛的采用的檢查方法有外觀檢查、手感檢查、X光檢查和電性能檢查等四個(gè)方面來(lái)確定焊點(diǎn)質(zhì)量。

外觀檢查：焊接完成后，用5倍放大鏡檢查焊點(diǎn)的焊接質(zhì)量。要求焊點(diǎn)表面清潔光滑，不允許有虛焊、假焊、孔穴、裂紋、尖銳突起、針狀氣孔，焊瘤等現(xiàn)象。同時(shí)導(dǎo)線絕緣層不得出現(xiàn)發(fā)黑、變黃、后縮等現(xiàn)象。連接器的焊接過(guò)程中，應(yīng)注意調(diào)整好電線，避免連接器內(nèi)部的電線有交叉和單根導(dǎo)線受力現(xiàn)象。

手感檢查：用手或鑷子拉所焊接的導(dǎo)線，檢查焊點(diǎn)是否有松動(dòng)、虛焊的感覺(jué)，檢查焊點(diǎn)的機(jī)械強(qiáng)度（一般可用不大于0.5Kgf拉力沿導(dǎo)線的焊接軸線方向拉）。

X光檢查：對(duì)于導(dǎo)線截面積在50mm2以上的焊接接點(diǎn)，采用X光檢測(cè)焊點(diǎn)內(nèi)部的焊接質(zhì)量。

電性能檢查：整機(jī)在通電檢查時(shí)，如出現(xiàn)跳火、指示晃動(dòng)、耳機(jī)有較大噪音等現(xiàn)象時(shí)，則有可能是虛焊。

這幾種檢查方法可根據(jù)實(shí)際情況選擇一種或多種方法配合檢查，但檢查者要具備一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

2.6 特殊焊接方法和要求

飛機(jī)線路的實(shí)際修理和制造中，并不是所有電線都能進(jìn)入所焊零件的接點(diǎn)內(nèi)，所焊接零件的形式也并不是連接器的接觸偶，下現(xiàn)介紹幾種特殊焊接方法：

①當(dāng)單根電線線芯無(wú)法進(jìn)入到連接器接觸偶時(shí)，應(yīng)進(jìn)行如下的處理：剝線后的線芯準(zhǔn)備時(shí)，允許從電線的線芯分出線絲，并用這些線絲纏繞線絲上1.5～2圈，再進(jìn)行掛錫、焊接。但線芯分出線絲應(yīng)遵循以下原則：當(dāng)電線的截面積在（0.35～0.4）mm2范圍內(nèi)，電線允許最多分出4根線絲，當(dāng)截面積在（0.5～3）mm2時(shí)，允許最多分出6根線絲，0.2mm2的電線不允許分出線絲。典型加工方法見(jiàn)圖3。

②如兩根電線都需要連接到同一個(gè)接觸偶時(shí)，應(yīng)進(jìn)行如下處理：

在滿足其匹配關(guān)系的情況下，如這兩根電線線芯總直徑小于接觸偶能直接進(jìn)入時(shí)，那么這兩根電線的剝線長(zhǎng)度應(yīng)一致，將它們的線芯端頭對(duì)齊后，再沿絞合線芯的自然扭合方向的絞扭（絞扭過(guò)程中不允許線芯斷絲），最后再掛錫、焊接。如兩根電線線芯總直徑大于接觸偶不能進(jìn)入時(shí)，那么允許從電線的每個(gè)線芯中分出線絲，兩根電線的線絲互相扭絞纏繞在由兩根電線絞合的線芯上（1.5～2）圈，并掛錫、焊接，其典型加工見(jiàn)圖4。

③當(dāng)焊接接線端子時(shí)，應(yīng)進(jìn)行如下處理：剝?nèi)?dǎo)線的線芯長(zhǎng)度稍大于接線端子的小壓線爪，將掛錫后的導(dǎo)線焊接在接線端子的小壓線爪內(nèi)（見(jiàn)圖5），接線端子的大壓線爪起收壓絕緣層的作用。整個(gè)焊接過(guò)程中，焊錫不能流淌到接線端子的環(huán)形接觸面上，否則會(huì)影響裝配性能，增大接觸電阻。

3 ?焊接質(zhì)量可靠性預(yù)防措施

為了獲得可靠牢固的焊接質(zhì)量，可在焊接過(guò)程中和焊接后進(jìn)行如下預(yù)防措施：①焊接過(guò)程中使用夾持工具固定所需焊接的零件。例如連接器的焊接過(guò)程中使用焊線架，它能夠在焊接的過(guò)程中輔助消除電線的折曲和張力，有效保證焊接件的穩(wěn)定，為焊接提供便利。②接向半導(dǎo)體器件的電線的焊接和截面1mm2及1mm2以下絕緣層不耐高溫電線的焊接可以采取散熱措施。通用使用熱鑷子，在焊接和冷卻過(guò)程中可以快速傳導(dǎo)熱量，避免擊穿半導(dǎo)體器件和燙傷電線絕緣層。③所有焊接點(diǎn)都采用聚氯乙烯耐寒管或熱縮管進(jìn)行保護(hù)。④對(duì)于高溫、高振動(dòng)、易油浸區(qū)域連接器的焊接后，應(yīng)灌注HM305有機(jī)硅密封劑對(duì)焊點(diǎn)和電線進(jìn)行保護(hù)。⑤對(duì)于一般焊接型連接器尾附盡量增加壓線板的形式從結(jié)構(gòu)上進(jìn)行保護(hù)，從而使連接器內(nèi)的導(dǎo)線通過(guò)填充物的保護(hù)收壓于壓線板壓內(nèi)，避免焊點(diǎn)處的導(dǎo)線因?yàn)槭芰?dǎo)致脫焊現(xiàn)象。

4 ?結(jié)束語(yǔ)

目前，飛機(jī)線路中的焊接過(guò)程仍屬于純手工作業(yè)，所以焊接質(zhì)量的牢固性和可靠性較大程度于決定于人的因素，這不但要求操作人員具備高超的職業(yè)技能水平，而且具有較高的質(zhì)量意識(shí)和素質(zhì)。這就需要質(zhì)量部門嚴(yán)格把關(guān)，不斷完善體系，從而杜絕焊接質(zhì)量隱患。同時(shí)，設(shè)計(jì)部門應(yīng)進(jìn)行智能規(guī)劃，增加飛機(jī)線路制造過(guò)程中的機(jī)械化水平，逐步減少對(duì)人的依賴，從而為飛行安全提供可靠的保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]李世禧.焊接生產(chǎn)現(xiàn)狀及焊接技術(shù)發(fā)展探析[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2019（19）：103-104.