搅拌摩擦焊和变极性等离子弧焊作为新兴的铝合金焊接工艺-航空航天港.PDF

搅拌摩擦焊和变极性等离子弧焊作为新兴的铝合 金焊接工艺，已在国外的推进剂贮箱上获得广泛而成熟 的应用，但在我国，其工程应用仍属起步阶段。基于推 进剂贮箱结构焊缝特点．受载状态和焊接工艺特性来选 用焊接工艺是制定我国新型运载火箭推进剂贮箱焊接 工艺方案的基本原则。 此，我国明确提出了研制新型大推 贮箱的制造精度和焊接变形控制提 力、高可靠、低成本运载火箭的目标， 出严格要求，保形制造成为贮箱高质 以跟上国际运载技术的发展步伐，确 量焊接的关键制约条件，为满足我 保我国空间技术的竞争优势。新型 国未来航天器密集发射需求和21世 运载火箭的发展思路为“一个系列、 纪环保发展要求，新型运载火箭的生 姚君山 工学博士．上海航天设备制造总厂 两种发动机、三个模块”，并对箭体结 产当量有较大提高，要求贮箱的焊接 副总工程师。2001年”月获北京航空航 构提出“高可靠、低成本、快速制造” 工艺必须具有鲜明的绿色、快速制造 天大学机械制造及自动化专业博士学 的研制要求。 ．．…… 特点。 一……… 位；2002年1月一2004年8月．在中国航 由于箭体结构材料改用新型的 天科技集团第一研究院从事新一代运载 火箭箭体结构先进焊接技术方面的博士 2219高强铝合金，并提出高可靠性国内外推进剂贮箱结构材料 后研究工作；2004年9月至今．在中国 要求，对箭体结构的制造技术提出了 与焊接工艺发展 航天科技集团第八研究院从事新一代运 一系列挑战。与2A14铝合金相比， 如表l所示，自运载火箭诞生以 载火箭箭体结构研制工作。 2219铝合金的可焊性和断裂韧性显来，国外推进剂贮箱的结构材料已从 与国外先进航天技术相比，我国 著改善，但其常规熔焊的气孔发生率 第1代铝镁合金、第2代铝铜合金发 现役长征运载火箭在。三化”(通用 高，成为贮箱高质量焊接的技术瓶 展到第3代铝锂合金。其发展趋势 化、系列化、组合化)、运载能力、可靠 颈；新型运载火箭采用液氧／煤油、 是材料的比强度越来越高，但其熔焊 性与安全性、发射周期与适应性等方 液氧／液氢推进剂，其贮箱属于低温 的焊接性总体呈下降趋势。贮箱的 面存在很大差距，尤其在箭体结构材 推进剂贮箱，除了要求具备优异的低 焊接工艺由最初的TIG焊、电子束 料和制造工艺方面差距明显，很难满 温抗断性能和气密性能外，大尺寸低 焊发展到变极性TIG焊、变极性等 足21世纪空间运输的发展需求。因 温贮箱需要采用绝热包敷层，对低温 离子弧焊和搅拌摩擦焊。 32航空制造技术·2008年第8期 万方数据 表1国外推进剂贮箱结构材料与焊接工艺 此其受载为高值的双向拉伸应力。 而在发射加速飞行阶段，由于发动机 I 结构材料 抗拉强度级别／Ml?a 焊接f艺 ，j 加速推进，上述环缝承受的拉应力有 300(O状态) TIG 铝镁合金(5086，AMF6) 所降低。 TIG／VPTIG／VPPA／FSW 铝铜合金(2014．2219)450(T6／T62状态) 同时，由于箱底属于薄璧壳体结