关键词:航空焊接工程;综合试验技术
焊接技术是链接技术中的一部分,是航空航天工业紧密器件制造中补课或缺的技术。在现代生产中,各种新型焊接技术的广泛引用,极大地简化了航空航天中各类构件的加工,节省了生产材料,提升了生产效率。
一、航空试验技术的重要地位
现代科学技术的发展无不依赖于先进的试验条件和设备,这已成为重要规律,航空技术的发展也毫无例外。世界各航空大国无不投入重金建立并不断完善航空试验设施。其中包括各类风洞、强度试验设备,振动、噪声试验设施,发动机地面、高空试车台,发动机各部件试验设备,航空各系统模拟、仿真设备等。航空试验设备的总体水平在一定程度上代表着这个国家航空工业的发展水平。没有较完整的航空试验手段,不可能研制出高水平的航空产品。随着航空技术的发展,试验技术已不再局限于过去那种验证性作用,而且还能进行概念性的先期论证,成为揭示事物运动变化规律的重要手段和科技人才施展智慧才能的舞台,同时也是领导实施科学决策的不可缺少的条件。
二、航空焊接工程综合试验的现状
1.焊接性试验。在焊接基础试验方面,行业各单位装备精良,手段齐全,可满足母材的化学成分分析、力学性能试验,包括拉伸、弯曲、冲击试验以及缺陷检验等方面的需求。在工艺焊接性试验方面,仅仅能够进行焊接接头的金相试验、硬度试验和焊接接头无损检测。而作为工艺焊接性试验主体的焊接裂纹敏感性试验(包括:热裂纹试验、冷裂纹试验、层状撕裂试验、再热裂纹试验和应力腐蚀裂纹试验等),行业各工厂几乎是空白,主要能力分布在高校和研究所。在使用焊接性试验方面,目前能够进行焊缝及焊接接头力学性能试验、焊接接头断裂韧性试验、高温强度试验。在特殊要求试验方面,如耐磨、耐腐蚀试验、振动疲劳试验等方面力量比较薄弱,与新型发动机的研制及批生产的需求相比,还存在差距。
2.焊接工艺评定试验。按照GJB9001A的强制要求,军用焊接产品的加工,必须通过焊接工艺评定试验。由于工作环境、工作状况的差异性,国内甚至国外还没有形成统一的、适用于航空发动机的焊接
工艺评定标准。航空发动机领域的焊接工艺评定试验多年来一直是困扰行业的一个难题。
3.焊接材料质量评定试验。无论在标准制度上,还是在分析条件、手段上,可满足焊接材料质量评定试验的需求。
4.焊接电源性能试验。无论是GJB9001A-2001、ISO9001,还是NADCAP审核,都对焊接电源的性能鉴定提出明确要求,但是,目前现状仅仅停留在日常维护上。目前管理制度上虽有规定,除阻焊设备外,其他焊接设备基本未进行过实质性的工作。因而,焊接电源在出厂后的使用过程中的性能变化以及这种变化对焊接质量的影响,无疑会增加生产成本,并对焊接质量造成一定威胁。
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三、航空焊接工程综合试验的主要内容
1.焊接性试验。随着航空发动机推重比的不断提高,焊接产品的工况日趋严酷,进行焊接性试验便成了一项不可缺少的工作。主要包括2个方面:一是针对接头结合性能的工艺焊接性试验;二是针对接头使用性能的使用焊接性试验。此外,为了掌握金属材料的化学成分、力学性能、缺陷状况等自然情况,以便进行焊接性分析,在上述2方面试验之前还要进行一些相关的基础试验。概括起来,焊接性试验由以下3部分组成。基础试验:母材的化学成分分析;母材的力学性能试验,包括拉伸、弯曲、冲击试验等;母材的缺陷检验。工艺焊接性试验:焊接金相试验和硬度试验;焊接接头无损检测;其中焊接裂纹敏感性试验是工
艺焊接性试验的主体,包括:热裂纹试验、冷裂纹试验、层状撕裂试验、再热裂纹试验和应力腐蚀裂纹试验等。使用焊接性试验:焊接接头力学性能试验、焊接接头断裂韧性试验、特殊要求试验,如耐磨损、耐腐蚀试验、高温强度试验等。在选择试验方法时应遵循以下原则:尽可能地接近产品的结构条件和使用条件,以产生与实际接头相同的组织;具有较好的再现性和试验精度;经济简便。
2.焊接工艺评定试验。焊接工艺评定有2个目的:一是验证所拟定的焊接工艺是否正确,二是评价施工单位能否焊出符合有关要求的焊接接头。这个环节是焊接产品制造过程中不可缺少的组成部分。世界上各工业发达国家,如美国、日本、德国、英国等,对于重要的焊接结构都制定了焊接工艺评定标准或法规。尤其是美国ASME《锅炉及压力容器规范》中的第IX篇“焊接及钎焊评定”标准,在世界上有很大影响,已被许多国家所接受。但是,遗憾的是我国的航空工业发展到今天,还没有制定统一的焊接工艺评定标准。
3.焊接材料质量评定试验。焊接材料不仅会影响焊接过程的稳定性,而且还会影响焊缝的外观质量和内在质量。对于使用厂,其目的是通过试验复验焊接材料的质量。
4.焊接电源性能试验。焊接电源及其性能好坏会直接影响焊接电弧的稳定燃烧和焊接过程的顺利进行,关系到熔池行为和结晶过程,热温度场变化等,因此也是保证焊接产品质量因素之一。电源性能试验可分为:安全性能试验、电气性能试验、环境条件可靠性试验、焊接工艺性能试验。
5.焊工操作技能评定试验。世界各工业先进国家都十分重视对焊工进行培训和考试。例如,美国在ASME规范第IX篇《焊接和钎焊评定》中,详细规定了对焊工焊接操作技能进行评定的方法和要求。
6.焊接产品失效分析试验。焊接产品失效的情况千差万别,影响因素错综复杂,进行焊接产品失效分析不可能有统一固定的模式,但是,还是具有一定规律可循,一般来说,大体包括以下几个阶段。调查研究、收集资料:这是失效分析的第一步。通过调查研究、收集资料可以使人们了解产生失效的来龙去脉,掌握第一手资料,从而抓住要害,简化分析的工作量。
焊接技术是航空航天领域的重要连接技术,它在促进航空航天制造技术的发展、实现飞行器的减重、高效中发挥着越来越重要的作用。而航空焊接工程综合试验在解决航空产品焊接生产关键问题、改进产品设计和工艺、确保焊接产品质量以及提高生产率等方面起着重要的作用,更与产品的质量息息相关。
参考文献:
[1]王苗.焊接技术在航空航天工业中的应用和发展建议[J].航空制造技术,2018,16:26-31.
[2]李娜.浅谈我国航空试验技术的现状及其发展[J].科技创新与应用,2018,3:122.
论文作者:曹志明
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第17期
论文发表时间:2020/3/4
标签:航空论文; 裂纹论文; 性能论文; 技术论文; 产品论文; 质量论文; 焊接工艺论文; 《科学与技术》2019年第17期论文;