真空电子束焊在现代航空维修中的应用刘海沙，刘振海，杨苹河南信阳空军一航院（４６４０００） 随着现代科学技术的发展，航空装备在不断更新，尤其是以现代电子技术为代表的高新科技在航空 、航天领域的应用愈来愈广。这样在航空装备中陆续出现了一些新材料新机种。世界格局的变化促 进了现代战争的手段，方式、方法发生了根本性的转变。近几年来世界范围内发生的多起局部军事 冲突已证明，现代战争已转变为现代化的高科技的局部战争，而在这种战争中，起决定作用的还是 空军，在影响空军战斗力的诸多因素中，地面保障、战伤抢修又起着至关重要的作用。装备的更新 、形势的变化及战略思想的改变都促使我们要改革地面保障维修体制，建立一支具备高新科技知识 ，掌握了过硬的维修技能的专业维修队伍。同时在维修方法、维修手段上也要作相应的调整，要运 用现代最新科技成果，采用新工艺、新方法、新手段来改革传统的维修方法，促进维修能力的提高 。正是基于这一思想，本文就真空电子束焊在现代航空维修中的应用发表一些粗浅的看法。１真空 电子束焊的发展概况及特点１．１发展概况真空电子束焊是在真空室用高速、高能量密度的电于束 流对材料进行纵深穿透焊接。真空电子束焊是随着原子能、核工业的发展而发展起来并很快在航空 、航天领域中推广应用。发明电子中焊接方法的先驱是法国的Ｓａｃｌａｙ原子核研究中心技术部 主任斯托尔，他利用电子束焊机成功地焊接了核反应堆的燃料罐外壳。之后，美国的西屋公司又研 制成功了一台１５０ｋＶ的高压真空电子束焊机，从此真空电子束焊机迅速地发展起来。目前专门 的电子束焊机已形成系列，专用的程序控制和计算机控制的电子束焊机也相继问世，在机械制造、 原子能、航空、航天等领域的应用非常广泛，尤其在航空工业生产及航空维修中应用更广。电子束 焊接之所以发展如此迅速，并很快应用于航空工业生产及航空维修中，这与它所具有的特点是分不 开的。１．２特点（１）焊接接头机械性能高由于电子束焊的能量密度大，穿透性强，热影响区窄 ，焊缝金属的晶粒细化，接头的机械性能高，甚至可达到与基体等强度等塑性。Ｃｒ１８Ｍｎ８Ｎ ｉ５合金钢材用真空电于束焊接接头与基体的机械性能试验比较如下：接头：σ＿ｂ６４９Ｍｐａ δ３９％．６基体：σ＿ｂ６５７ＭＰａδ４５％．７（２）焊接效率高电子束焊的穿透性强，所 以焊接大型构件及厚件不需开坡口，这样省去了一系列的开坡口、清理坡口及多层反复焊的工作， 使工作效率大大提高，非常适应紧急情况下的快速焊修。（３）焊接变形小电子束焊的能量密度高 ，热影响区窄，工件的应力与变形小。（４）抗腐蚀性强对于不锈钢、耐热合金等抗腐蚀材料，采 用一般的焊接方法在８００℃时热影响区易沿晶界析出碳化物，从而出现晶间腐蚀及刃状腐蚀。而 采用电子束焊热影响区窄，高温停留时间短，碳化物来不及析出，所以接头的抗腐蚀性强。（５） 接头缺陷少在真空状态下施焊，隔绝了大气的污染，没有氧化、夹渣、气孔、氢脆等缺陷。（６） 设备复杂，成本高真空电子束焊虽然具有诸多优点，但是由于具有真空室，需要抽真空，且随着工 件体积的增大，真空容积也要相应增大，所以这种焊接方法设备结构复杂，成本和造价高。２电子 束焊在航空维修中的应用由于真空电子束焊具有以上特点，它非常适合于高强钢、铝及铝合金、钛 及钛合金、不锈钢、耐热钢及难熔金属钼、铌、钽、钨等金属及其合金，所以在航空及航天工业生 产与维修中的应用日益广泛。如飞机起落架裂纹的焊修，采用手工电弧焊等常规焊接方法效率很低 ，强度、塑性及韧性都不高，且容易产生裂纹及氢脆等缺陷，而采用电子束焊不要开坡口，效率高 ，可以得到无缺陷、机械性能高的焊缝，而且极大地提高了维修的可靠性及效率，提高战时快速抢 修能力；而采用电子束焊修飞机传动轴及轴承座的磨损或损伤部位更具有广阔的前景，这些部位都 是易损的，用其它方法焊，需要拆卸部件，费时费力。基体组织易产生变形无法矫正还会造成工件 的报废。而采用电子束焊可进行原位焊接，省时省力，无变形，基体组织无变化。这样既可提高效 率又可降低维修成本，节省费用。此外电子束焊还可以焊接飞机油箱、导管、机翼转柱、翼梁机翼 壁板、燃油喷嘴、导向叶片、发动机的涡轮盘、涡转叶片、直升机的钛合金螺旋桨叶以及一些电器 元件等零部件。总之，电子束焊在航空领域中的应用是非常广泛的，具体可以归纳为以下几个大的 方面：①取代其它焊接工艺，以提高焊缝质量和维修效率：如在起落架焊接中取代原多道手工电弧 焊，在膜盒的焊接中取代原钎焊、缝焊。②焊接新材料：在新型材料钛合金构件中应用电子束焊可 得到高质量的焊接接头，提高维修的可靠性。③应用于新结构：如变截面焊缝，异类材料的焊接， 厚薄比相差悬殊的接头，可达性差的接头等都可用电子束焊接，从而得到满意的接头。④焊接大厚 度工件一次熔透，简化工序，提高效率，降低成本。⑤裂纹、战伤、磨损的补焊。③小零件精密装 配的焊接。３我军航空维修电子束焊发展的现状和展望在国外电子束焊接工艺发展很快，应用非常 广泛。各主要飞机发动机公司和航空修理厂均装备电子束焊机，近２０年投产的新机种都采用了真 空电子束焊工艺。而我同特别是我军目前应用还不多，而一般航修厂、院校及部队尚未配备。这不 能不引起我们的高度重视。它从一个侧面反映了我军的维修设备、维修手段、维修水平与国外比还 有差距，说明了我们对高科技成果转化为航空的维修能力和手段研究开发得还不够，今后需下大力 气加以研究、开发和利用。以不断完善我们的维修手段，提高维修水平。笔者认为在我国要加快真 空电子中焊在我军的应用应该解决以下几个问题：①统一思想提高认识这种工艺方法虽然成本高， 投资大，但是由于其具有众多的优点，所以它的投资效益是非常大的，尤其是对于保证飞行安全， 提高战时快速抢修能力所起的巨大作用更是无法估量的。②增加投资，补充设备当前应该尽快在空 军各院校、大中型航修厂配备这种设备。尤其是担负培训航空维修人才的院校更应首先开设这种工 艺方法课程，添置设备，然后在部队各修理厂、修理分队推广应用。③加强研究，完善功能，降低 成本可以根据常见航空易损件的材料、性质、结构尺寸研制专用的，易于携带的，结构简单的真空
电子束焊机。还可研制开发不带真空室的电子束焊机。我们相信，随着观念的更新、认识的提高， 随着新机种的试制及新结构、新材料的运用，真空电子束焊必将得到长足的发展，成为我军航空工 业和航空维修中的主要熔焊工艺之一。真空电子束焊在现代航空维修中的应用@刘海沙，刘振海， 杨苹$河南信阳空军一航院和展望在国外电子束焊接工艺发展很快，应用非常广泛。各主要飞机发 动机公司和航空修理厂均装备电子束焊机，近２０年投产的新机种都采用了真空电子束焊工艺。而 我同特别是我军目前应用还不多，而一般航修厂、院校及部队尚未配备。这不能不引起我们的高度 重视。它从一个侧面反映了我军的维修设备、维修手段、维修水平与国外比还有差距，说明了我们 对高科技成果转化为航空的维修能力和手段研究开发得还不够，今后需下大力气加以研究、开发和 利用。以不断完善我们的维修手段，提高维修水平。笔者认为在我国要加快真空电子中焊在我军的 应用应该解决以下几个问题：①统一思想提高认识这种工艺方法虽然成本高，投资大，但是由于其 具有众多的优点，所以它的投资效益是非常大的，尤其是对于保证飞行安全，提高战时快速抢修能 力所起的巨大作用更是无法估量的。②增加投资，补充设备当前应该尽快在空军各院校、大中型航 修厂配备这种设备。尤其是担负培训航空维修人才的院校更应首先开设这种工艺方法课程，添置设 备，然后在部队各修理厂、修理分队推广应用。③加强研究，完善功能，降低成本可以根据常见航 空易损件的材料、性质、结构尺寸研制专用的，易于携带的，结构简单的真空电子束焊机。还可研 制开发不带真空室的电子束焊机。我们相信，随着观念的更新、认识的提高，随着新机种的试制及新结构、新材料的运用，真空电子束焊必将得到长足的发展，成为我军航空工业和航空维修中的主要熔焊工艺之一。真空电子束焊在现代航空维修中的应用@刘海沙，刘振海，杨苹$河南信阳空军一航院