焊接技术在飞机修理中的应用

戚佳睿，张丹峰，孙海霞，韩莉

（海军航空工程学院青岛校区，山东青岛266041）

焊接技术在飞机修理中的应用

戚佳睿，张丹峰，孙海霞，韩莉

（海军航空工程学院青岛校区，山东青岛266041）

分析飞机上高故障率的机件焊接特点和损伤模式，提出焊接操作技术要点，提供焊接工艺参数。

飞机修理；焊接技术；工艺参数

0 引言

焊接是飞机结构修理工作中的重要工艺之一，由于焊接工艺成本低、生产效率高、质量可靠，不仅一些焊接结构可以采用焊接方法修理，飞机上一些其他方式连接的结构，如果产生损伤，在修理时也经常采用焊接的方法。飞机损伤主要包括两方面，一方面是飞机遭受敌方攻击，使机件产生弹孔、裂纹、裂口等损伤，另一方面是机件在使用过程中，受到外界各种因素的影响，它们的坚固程度和性能将逐渐变差，以致产生裂纹或各种不同的损坏现象。而部分受损件必须通过焊接来进行修理恢复，此时必须快速对受损件制定精确、可靠的焊接修理工艺，采取优质、高效的修理方案，在最短时间内恢复飞机的战术技术性能，保持部队战斗力。本文以某型飞机为例，对飞机上高故障率的机件进行材料焊接特点的分析，及损伤模式分析，提出焊接操作技术要点，提供焊接工艺参数。

1 飞机焊接件焊接特点分析

飞机上故障率较高的焊接件主要由5A05，3A21，1Cr18 Ni9Ti和GH3030等材料制造。

1.15 A05

5A05是铝-镁系中含镁量较高的，不可热处理强化的铝合金，含有4.8%～5.5%的镁和0.3%～0.6%的锰，可焊性、塑性、耐腐蚀性较好。由于镁的沸点很低（1107℃），而镁与氧的亲和力又较大，镁会被氧化和蒸发而减少。由于镁的含量在3%以上，裂纹倾向很小，有形成结晶裂纹的倾向。5A05用于制造各类导管等。

1.23 A21

3A21是航空工业应用广泛的防锈铝合金，具有较好的焊接性能。可采用氧乙炔焊、氩弧焊、电阻点焊、缝焊及钎焊等，焊接接头的强度系数可达90%以上，其塑性及抗蚀性较好。氧乙炔焊缝成形较差，有时气密性也不高。氩弧焊可获得较好的综合性能，电阻焊能得到优良的接头。3A21用于制造油箱及各类导管。

1.31 Cr18Ni9Ti

1Cr18Ni9Ti属于奥氏体不锈钢，具有较好的塑性和高温性能，焊接性良好，热裂纹倾向小，一般用于耐腐蚀、抗氧化、对强度要求不高，或在较高或较低温度下工作的零件，可满意地进行氩弧焊、电子束焊、电阻焊、摩擦焊和钎焊等。1Cr18Ni9Ti主要用于燃油导管、喷管等零件。

1.4 GH3030

GH3030属于镍基高温合金，具有良好的热稳定性，以及冲压和焊接性能。除了以镍为基体组成外，还含有大量的铬及钛、铝、钨、钼、铌等合金元素，这些合金元素都容易和氧发生作用而氧化，在熔焊时，如果对焊接区没有采取有效地保护措施，会引起合金元素的严重烧损，影响焊接接头的耐热性。可进行钨极氩弧焊，电阻点、缝焊。钨极氩弧焊时工艺性能好，焊接裂纹敏感性小，焊接接头的强度系数一般均＞90%。GH3030在700℃以上时随着温度的升高，强度下降较快，容易产生变形。主要用于尾喷管等耐高温零件。

2 高故障率机件在焊接修理过程中的技术要点

2.1 滑油箱的故障分析及操作技术要点

该油箱箱体是壁厚只有0.8 mm的3A21铝锰系合金，在强烈振动的飞行过程中，箱体极易造成凹坑，焊缝根部出现裂纹，给飞行带来安全隐患。采取箱体切割、整形、焊接等方法来完成修理。当油箱在原焊缝处机械切割、卷边后，有2个焊接技术难点：①由于金属延展性，造成两卷边厚度不等，一般在0.3～0.7 mm，且不规则；②在卷边端面，直径约1 mm的凹坑和划痕，这些凹坑、划痕表面附着氧化膜，其熔点约2050℃。这样在焊接过程中，基体金属及焊丝熔化，而表面的氧化膜仍处于固体状态，阻碍焊丝与基体金属相互熔合，出现不熔化的缺陷。采取措施：①做好表面处理，用锉刀、细钢丝刷将待焊部位的氧化膜去除，直至露出银白色光泽。②操作技术，将箱体置于平焊位置，装配定位焊焊点之间距离20～30 mm，卷边间隙＜0.5 mm，后用锉刀将卷边边缘待焊处修锉平整。起焊时，焊接倾角为60°～70°，当卷边熔化软塌时，减少至30°。在两卷边厚度差＞0.3 mm时，应添加焊丝，防止造成薄边下塌，出现不熔合缺陷。采用小电流、提高焊接速度，采取较小线能量，减小箱体变形。

2.2 燃油导管的故障分析及操作技术要点

该导管是含有4.8%～5.5%的镁和0.3%～0.6%的锰的铝镁系合金，所以该导管的抗拉强度、硬度比3A21大，但冷弯角度较小，如果冷弯角度过大，容易产生裂纹甚至断裂，在出现此故障后，目前采取用3A21替代5A05制作弯管部位，与原材料进行焊接。5A05镁的含量比较高，其沸点为1170℃，而焊接电弧温度＞2000℃，造成了镁的蒸发，采用相同材料5A05作为焊丝来补充镁的含量，维持原金属内部组织结构，保证其物理、化学、力学性能。

2.3 尾喷管的故障分析及操作技术要点

尾喷管是由于飞机的剧烈震动，在安装圆孔处产生裂纹，安装圆孔磨损超差，安装后无法达到技术要求。可采取对原安装孔补焊后将端面锉平，在其他位置钻打安装孔，超过6.2 mm的裂纹用Φ2～2.5 mm钻头在裂纹两端钻止裂孔进行焊接，装机使用一定时间后，未出现裂纹等故障。GH3030电阻系数比碳钢大6～8倍，而导热系数比碳钢小3～4倍，热量不易被基体金属传导散失，温度分布不均匀，电流越大，裂纹倾向越大，所以应采用较小的焊接电流和适当增大焊接速度。

3 相关机件焊接工艺参数

合理地制定焊接修理工艺，对保证焊缝质量起到了至关重要的作用，因此在进行焊接修理实际操作前，必须要选择合理的焊接工艺参数。相关机件焊接工艺参数如表1所示。

表1 相关机件焊接工艺参数

4 焊后检验

对焊接修复区进行检验，是不可忽视的关键环节，保证焊接修理质量的一个重要手段。

4.1 外观及尺寸检验

用5～20倍的放大镜检查焊缝是否符合要求，有无裂纹、假焊、弧坑、未焊透、烧穿、咬边等缺陷。

4.2 气密性检验

各类密闭容器、导管经焊接修理后，需要检查气密性。检验油箱时用导管连接油箱口，将其余的孔堵塞，向油箱内通入压缩空气，焊缝表面涂上肥皂水，若发现肥皂泡，应重新补焊。

4.3 射线探伤检验

利用射线在缺陷处和无缺陷处被吸收的程度不同，通过接头后强度的衰减差异，作用在胶片上的感光程度也不一样，这样通过观察底片上的影像，就能够发现焊缝内有无缺陷及缺陷的种类、大小和分布。

5 结束语

由于飞机损伤形式多种多样，实施修理的方法也更为灵活，只有在平时的工作中不断总结，积累经验，战时才能得心应手，圆满完成应急抢修装备保障任务。

［1］关桥分.航空制造工程手册/焊接［M］.航空工业出版社，1996.

［2］陈强.焊接手册/焊接结构［M］.机械工业出版社，2008.

［3］郝建军，李建平，李新领.氩弧焊工艺与实训［M］.北京理工大学出版社，2011.

［4］任长春.金属材料及机械制造工艺［M］.西安电子科技大学出版社，2012.

〔编辑 凌瑞〕

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