飛行器制造技術(shù)要點一、概論1、飛行器加工工藝就是通過轉(zhuǎn)變原材料、毛坯或半成品的外形、尺寸、性質(zhì)或外表狀態(tài)，使之成為符合設(shè)計要求的飛行器產(chǎn)品的零部件的方法。2、飛行器構(gòu)造設(shè)計的根本要求必需保證飛行器具有準確地氣動外形在確保一次使用成功的前提下，要滿足規(guī)定的強度和剛度要求，必需盡量簡化構(gòu)造、減輕質(zhì)量并降低制造本錢。必需使飛行器能夠適應(yīng)所規(guī)定的嚴酷自然環(huán)境和力學(xué)環(huán)境。必需使飛行器具備良好的可修理性必需強化飛行器系統(tǒng)及各分系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計3、實行的措施飛行器的構(gòu)造材料主要承受比強度和比剛度高的金屬材料和非金屬復(fù)合材料，局部承受鈦合金和鋁鋰合金。在構(gòu)造設(shè)計中，盡量承受先進工藝技術(shù)以滿足飛行器構(gòu)造、材料及加工精度等方面要求。由于飛行器正在朝小尺寸、大威力、超聲速、超遠程方向進展，因此應(yīng)大力推廣和應(yīng)用整體構(gòu)造、蜂窩夾層構(gòu)造、強力旋壓艙段〔包括內(nèi)外旋壓〕和高性能增加復(fù)合材料構(gòu)造。大力推廣應(yīng)用計算機關(guān)心設(shè)計與制造〔CAD|CAM〕一體化技術(shù)，承受高精度的通用機床設(shè)備和測試〔包括無損探傷〕設(shè)備，以保證一代武器系統(tǒng)制造精度和縮短研制周期。4、特點工藝技術(shù)應(yīng)用比較多比較快，工藝預(yù)研必需走在飛行器研制的前面，以便為型飛行器的誕生制造條件。所涉及的不少專業(yè)技術(shù)屬于高科技范疇。加工工藝的實踐性強，其驗證工作貫穿于飛行器研制全過程，特別是地面試驗必需充分并盡量模擬真實狀況。所加工產(chǎn)品零部件的質(zhì)量掌握格外嚴格。5、先進連接技術(shù)焊接分：釬焊、熔焊、壓焊釬焊，是使被連接的構(gòu)件之間填充熔點低于被焊接材料的材料并使之熔化，而在連接界面上潤濕和漫流，從而填充被焊接頭的間隙，然后冷卻結(jié)晶形成不行拆卸的冶金結(jié)和的連接方法。依據(jù)焊料液相線溫度凹凸分為：硬釬焊和軟釬焊特點：1〕溫度遠低于母材料的溶化溫度，對母材性能沒有明顯影響。2〕可在焊接熔化溫度下對焊件實體整體均勻加熱，對全焊縫同時焊接，焊件的溫度梯度小，應(yīng)力變形小，易保持焊件精度。3〕可實現(xiàn)多種異種金屬、金屬與非金屬之間的連接。4〕對熱源的要求低、工藝簡潔、易于自動化，焊件相對具有較高的牢靠性。熔焊，是將材料加熱至熔化狀態(tài)，然后冷卻結(jié)晶成一體，利用液相的相溶而實現(xiàn)原子間的結(jié)合的連接方法。加熱熱源不同可分為：電弧焊、等離子弧焊、電子束焊、激光焊、氣焊〔利用化學(xué)熱〕。特點：1)加熱溫度高2〕焊接件有冶金過程3〕焊接溫度梯度大，因而焊件的變形也較大4〕焊縫金屬組織存在著相變，母材與填充金屬在焊縫及其四周發(fā)生集中遷移壓焊，是在連接的外表承受加壓、摩擦、集中等特理作用下，兩個連接外表在固態(tài)下到達嚴密接觸，金屬原子獲得能量，活動力量增加而相互接近并集中形成固態(tài)連接。壓焊分：摩擦焊、超聲波焊、爆炸焊、集中焊、電阻電焊。特點：1〕加熱的溫度低于被焊材料的熔點，必需利用壓力才能是連接的材料嚴密接觸2〕在壓力下界面兩側(cè)存在著原子的集中，集中的是否充分，取決于加熱的壓力，溫度和時間3〕可在保持基體金屬原有的性能條件下，獲得同種或異種金屬焊接的結(jié)實接頭4〕不受零件大小、斷面尺寸和外表外形的限制，能實現(xiàn)外形簡單、厚度相差懸殊或多層的連接5〕設(shè)備費用較高，生產(chǎn)效率低，對金屬的結(jié)合面的加工精度和粗糙度要求較高二、鍛造與鑄造工藝1、鍛造是利用金屬的可塑性能，在在鍛錘的打擊力或壓力機的壓力作用下，轉(zhuǎn)變坯料或錠塊的外形尺寸，使其到達預(yù)定的要求，同時改善金屬的組織和機械性能。鍛造分自由鍛〔包括胎模鍛造〕和模鍛兩大類。〔1〕自由鍛造是一種在自由鍛錘或壓力機上，利用平模〔砧〕或外形簡潔的模具對金屬進展壓力加工的方法，即在肯定的溫度條件下，通過打擊成形金屬，使其發(fā)生永久變形。自由鍛造的特點：1〕相對于切削加工，金屬在鍛造前后體積不變〔外表氧化皮無視不計〕，微觀組織致密，機械性能好。2〕相對于模鍛等其他鑄造方法，其工藝過程簡潔，對工藝裝置要求不高，只需要一些簡潔的模具或工具就可以進展生產(chǎn)，生產(chǎn)預(yù)備周期較短，費用低，尤其適合于試制和小批量生產(chǎn)中的制坯工序。〔2〕塑性變形通常分為熱變形與冷變形兩類。在較高溫度下熱變形后，金屬的強度和硬度變化不大，在較低溫度下冷變形后，金屬的強度和硬度會消滅一些變化。這是由于在熱變形溫度條件下原子集中引起回復(fù)再結(jié)晶，而冷變形時〔低于回復(fù)再結(jié)晶溫度〕不存在回復(fù)和再結(jié)晶所致。金屬的塑性變形由晶內(nèi)變形和晶間變形疊加構(gòu)成。造成晶內(nèi)變形的主要緣由是滑移。滑移面上的原子密度最大。自由鍛造常用設(shè)備有空氣錘、蒸汽—空氣自由鍛錘和鑄造水壓機等。2、胎模鍛造是在自由鍛造的根底上進展起來的。它利用自由鍛錘進展模鍛，所用的模具稱為胎模。胎模構(gòu)造簡潔，形式多樣。毛坯需依據(jù)鍛件外形確定，既可直接承受棒料，也可通過自由鍛造或使用預(yù)鍛胎模制造毛坯，最終在成形胎模中終鍛成形。因此它是介于自由鍛和模鍛兩者之間的一種獨特的工藝形式。〔1〕1〕胎模鍛造時，鍛件的最終外形和尺寸需靠模具型腔獲得。2〕金屬在胎模內(nèi)成形，使操作簡化、火次削減，同時因金屬流淌受到型腔模壁的限制，鍛件內(nèi)部組織比較致密并且纖維連續(xù)3〕由于胎模的作用，鍛件外表質(zhì)量和尺寸外形的準確程度得到改善，在機械加工余量、工藝余塊和燒損等方面造成的金屬損耗也大為降低。3、氧化就是爐氣中的氧化性氣體與被加熱工件的外表層金屬發(fā)生化學(xué)反響，生成三氧化二鐵、四氧化三鐵、氧化鐵等氧化物。他造成金屬的燒損，直接影響鍛件的外表質(zhì)量和粗糙度。〔1〕應(yīng)當對氧化反響加以掌握，就一般火焰加熱爐而言，為削減氧化皮的生成，在加熱工藝方面應(yīng)實行以下三措施：1〕在保證金屬加熱質(zhì)量的前提下，盡量實行快速加熱以縮短加熱時間。特別是金屬在高溫停留的時間不宜過長。考慮到加熱爐的容量，工件不宜裝過多2〕掌握爐氣中過剩空氣的含量，削減燃料中水分，以免爐內(nèi)的氧氣過剩3〕爐膛里的正壓力宜低些，但要防止由于負壓而造成爐內(nèi)吸入冷空氣。當在混有含銅料的爐內(nèi)加熱鋼料時，熔點較低的痛，在高溫下也能從鋼的晶界深入而破壞晶間聯(lián)系，使鋼變脆，鍛打時毛坯將產(chǎn)生龜裂。因此，絕不允許鋼和銅在同一爐內(nèi)加熱。4、鋁合金低壓鑄造和差壓鑄造低壓鑄造的根本原理如圖2—20所示，鑄型裝在密封的坩堝上，兩者用升液管連接起來。坩堝內(nèi)通入0.02—0.08MPa此壓力作用下，坩堝內(nèi)的鋁合金液沿升液管自下而上通過澆口平穩(wěn)地布滿鑄型，并在肯定的壓力下結(jié)晶，直至完全凝固。然后解除坩堝液面上的壓力。升液管和澆道中沒有凝固的鋁合金液靠自重流回坩堝，鑄型中間形成了所需要的鑄件。與自由鍛造相比較，低壓鑄造具有以下工藝特點1〕低壓鑄造充型實行底注方式，且充型速度簡潔掌握，合金液充型平穩(wěn)。低壓鑄造依靠升液管輸送合金，從而避開帶入外來夾雜物，故充型合金液干凈。2〕鑄件在低壓下結(jié)晶凝固，提高了鑄件的補縮效果，鑄件組織比較致密。3〕低壓鑄造實行壓力補縮使鑄件的澆注系統(tǒng)簡化，合金利用率得到提高4〕合金液對鑄型的平穩(wěn)充填，相對提高了合金液的充填力量，有利于大型簡薄弱壁鑄件的鑄造。5〕澆注速度掌握便利，以獲得質(zhì)量良好的鑄件6〕低壓鑄造僅需掌握氣動元件來進展?jié)沧ⅲ瑴p輕工人勞動強度，勞動條件好。差壓鑄造是低壓鑄造與壓力下結(jié)晶這兩種先進工藝的結(jié)合，其特點是靠掌握型腔中的反壓力來調(diào)整合金液的上升速度；其次，壓力場的作用貫穿于充型、結(jié)晶、凝固的全過程，因而具有優(yōu)異的澆注、充型和凝固條件。圖2—27是差壓鑄造原理圖。差壓鑄造時，鑄型和盛有合金液的坩堝分別置于相互隔開并密封的上、下壓力筒里。其充型可分為上壓力筒減壓法和下壓力筒増壓法兩種。1〕可以實現(xiàn)最正確充型速度2〕可以獲得組織致密的鑄件3〕可以削減鑄件的壁厚效應(yīng)4〕有利于改善鑄件的5〕生產(chǎn)周期較長。三、飛行器金屬材料熱處理工藝熱處理是改善金屬材料及其制品〔如飛行器零件、工具等〕性能的重要加工工藝之一。熱處理操作通常分為退火、正火、淬火、回火、冷處理、化學(xué)熱處理和時效等。四、飛行器的冷加工工藝一般鉚接是指最常用的凸頭或●頭倒釘鉚接，其鉚接過程是：制鉚釘孔，制埋頭窩〔對鉚釘而言〕，放鉚釘，鉚接。無頭鉚釘連接，是將沒有鉚釘頭的實心圓桿作為鉚釘。鉚釘?shù)臋C械化和自動化，是鉚接技術(shù)進展的必定趨勢。五、焊接技術(shù)焊接通常分為熔焊、壓焊和釬焊三種。用熔化法的稱為熔焊，按所需熱源不同，有電弧焊、電渣焊、氣焊、等離子焊接、電子束焊接及激光焊接等；用加壓法〔加熱或不加熱〕的稱為壓焊，如接觸焊、摩擦焊、鍛焊和冷焊等；利用熔點較焊件低的焊料和焊件連接處一同加熱，使熔化的焊料滲入并填滿連接處間隙而到達連接〔焊件未經(jīng)熔化〕稱為釬焊，如銅焊、銀焊、錫焊、超聲波釬焊及真空釬焊等。1、焊接方法概述電弧焊是包括有焊條電弧焊、埋弧焊、鎢極氣體保護焊、熔化極氣體保護焊、等離子弧焊等。它是目前應(yīng)用最廣泛的焊接方法。電阻焊是以電阻熱最為能源的焊接方法，包括以熔渣電阻熱為能源的電渣焊和以固體電阻熱為能源的電阻焊。常見的以固體電阻熱為能源的電阻焊，主要有點焊、縫焊、凸焊及對焊等。高能束焊有兩種分別為電子束焊和激光焊。釬焊是利用熔點比被焊接材料的熔點低的金屬做釬料，經(jīng)過加熱使釬料熔化，靠毛細管作用將釬料吸入到接頭接觸面的間隙內(nèi)，潤濕被焊金屬外表，使液相與固相之間相互集中而形成釬焊接頭。因此，釬焊是一種固相兼液相的焊接方法。2、電子束焊接的根本原理和特點電子束焊接是利用高速運動的電子的功能，轟擊被焊接件的接頭處，進展能量轉(zhuǎn)換熔化金屬形成焊縫的過程特點：1〕極高的能量密度2〕抱負的保護和條件〔真空電子束焊接〕3〕良好的可達性、可控性和再現(xiàn)性電子束的應(yīng)用范圍：電子束焊接的功率密度高，焊接過程中工件的變形與收縮量小，焊縫的熱影響區(qū)小，焊接的精度高，焊縫的深度比大，在真空電子束焊接中，焊縫的化學(xué)成分純潔。1〕適用于焊接難熔金屬、活潑金屬和高純度金屬2〕適用于通常熔化焊方法無法焊接的異種金屬材料的焊接3〕可焊接已經(jīng)淬火的或加工硬化的金屬4〕由于焊縫的熱影響區(qū)小，可焊接緊靠熱敏性材料的零件5〕可對已經(jīng)精加工到最終尺寸的零件進展焊接6〕在電子束焊接中，電子束可射出幾百毫米的距離，往往可以對其他焊接方法無法接近的部位進展焊接3、激光焊〔1〕激光具有亮度高、方向性好、單色性好、相干性好的優(yōu)點，使激光作為加工熱源是格外抱負的。〔2〕按激光工作物質(zhì)的狀態(tài)，激光器可分為固體激光器和氣體激光器。激光焊的特點1〕聚焦后的激光具有很高的功率密度，焊接以深熔方式進展2〕由于激光加熱范圍小，在同功率和焊接厚度條件下，焊3〕4〕可以焊接一般焊接方法難以焊接的材料，如高熔點金屬等，甚至可用于非金屬材料的焊接，如陶瓷、有機玻璃等5〕激光能反射、透射，能在空間傳播相當距離而衰減很小，可進展遠距離或一些難以接近部位的焊接6〕一臺激光器可供多個工作臺進展不同的工作，既可以用于焊接，又可以用于切割、合金化和熱處理依據(jù)激光器輸出能量及其工作方式的不同，激光焊分為連續(xù)激光焊和脈沖激光焊兩種〔包括高頻脈沖連續(xù)激光焊〕。前者在焊接過程中形成一條連續(xù)焊縫，后者焊接時形成一個圓點焊接。激光焊焊接過程中的幾種效應(yīng)：1〕激光焊焊接過程中的等2〕3〕凈化效應(yīng)影響激光焊接質(zhì)量的根本參數(shù)為激光功率、焊接速度、透鏡焦距、聚焦位置、保護氣體、被焊材料及接頭形式等由于激光焊接是將光能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮苓M展焊接的，因此，被焊物體對于激光的反射率是影響焊接速度的重要因素4、集中焊原理：集中焊指在肯定的的溫度和壓力下使待焊外表相互接觸，通過微觀塑性變形或通過待焊外表的物理接觸，經(jīng)過較長時間的原子相互集中來實現(xiàn)結(jié)合的一種焊接方法。集中焊過程大致可分為三個階段：第一階段為物理接觸階段，高溫下微觀不平的外表，在外加壓力的作用下，總有一些點首先到達塑性變形，在壓力的持續(xù)作用下，接觸面積漸漸擴大，最終到達整個面的牢靠接觸；其次階段是接觸界面原子間的相互集中，形成結(jié)實地結(jié)合層；第三階段是在接觸局部形成的結(jié)合層，漸漸向體積方向進展，形成牢靠的連接接頭。集中焊的特點1〕集中焊適合于耐熱材料〔耐熱合金、鉻、鋁、銀、鐵等〕、陶瓷、磁性材料及活性金屬的連接。特別適合于不同種類的金屬與非金屬異種材料的連接。2〕可以進展內(nèi)部及多點，大面積構(gòu)件的連接，以及電弧可達性不好，或用熔焊方法根本不能實現(xiàn)的連接3〕是一種高精度的連接方法，用這種方法連接后，工件不變形，可以實現(xiàn)機械加工后的周密裝配連接。集中焊的缺乏之處1〕零件待焊外表的制備和裝備要求較高2〕焊接熱循環(huán)時間長，生產(chǎn)率低3〕設(shè)備一次性投資較大，而且焊接工件的尺寸受到設(shè)備的限制4〕接頭連接質(zhì)量的無損檢測手段尚不完善真空集中連接設(shè)由有以下幾局部組成1〕真空室2〕集中泵和機械泵組成的真空系統(tǒng)3〕加熱系統(tǒng)4〕加壓系統(tǒng)5〕測量與掌握系統(tǒng)集中焊的方法：1〕真空集中焊2〕等靜壓集中焊3〕場致集中焊5、摩擦焊是一種基于摩擦焊的壓焊方法。根本原理是在外力作用下，利用焊件接觸面間的相對摩擦運動和塑性流淌所產(chǎn)生的熱量，使接觸面積及其近縫區(qū)金屬到達黏塑性狀態(tài)并產(chǎn)生適當?shù)暮暧^塑性變形，通過兩側(cè)材料間的相互集中和動態(tài)再結(jié)晶而完成焊接。線性摩擦焊是一種固態(tài)連接技術(shù)。耗材摩擦焊是一種先進的焊接|焊敷技術(shù)。攪拌摩擦焊技術(shù)是一種高效、低耗、低本錢、符合21世紀環(huán)境要求的固相連接技術(shù)。攪拌摩擦焊優(yōu)點：1〕固相焊接過程，焊縫組織細化，無氣孔、裂紋和元素?zé)龘p，無濺射、火焰及疏松2〕質(zhì)量與操作人員無關(guān)3〕于多種接頭形式，對接、搭接及角接4〕適于變截面焊縫和異質(zhì)材料間的連接5〕剩余應(yīng)力比熔焊低得多和剩余變形微小6〕可用機器人實現(xiàn)自動化，完成各種狀態(tài)下的焊接操作。6、飛行器電子設(shè)備的電氣連接方法主要有焊接、壓接、繞接、粘接及螺紋連接等。六、特種加工技術(shù)與工藝1、電火花放電加工簡稱“電火花加工”，是利用電、熱能量進展加工的方法，其加工方法是在液體介質(zhì)中利用脈沖放電使金屬工件發(fā)生電解腐蝕，以形成與工具電極外形相對應(yīng)的外表。也稱為放電加工或電蝕加工。〔1〕電火花加工技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域包括電火花線切割、電火花成形、電解加工及特種加工等。2、電火花加工的根本工藝規(guī)律：1〕極性效應(yīng)2〕掩蓋效應(yīng)3〕面4〕5〕6〕脈沖放電特性7〕介質(zhì)效應(yīng)8〕電極與工件材料特性電火花加工技術(shù)指標：加工的尺寸精度，加工的外表粗糙度及外表變質(zhì)特性，加工的生產(chǎn)率影響電加工質(zhì)量的工藝參數(shù)：電參數(shù)，非電參數(shù)。電火花成形加工是依據(jù)工件的要求制造出外形相對應(yīng)的成形電極，用以蝕除工件，進展仿形加工的一種方法。電火花成形加工工藝的評定指標：加工速度、加工精度、外表質(zhì)量。〔電火花加工的外表質(zhì)量是指外表粗糙度和外表層的物理機械性能〕電火花的加工特點1〕電火花放電產(chǎn)生的高溫足以熔化、汽化任何導(dǎo)電材料，可以加工傳統(tǒng)切削加工方法難于加工，或無法加工的任何高強度、高韌性、高硬度、高脆性的導(dǎo)電材料2〕電火花加工時，工具與零件不直接接觸，沒有傳統(tǒng)切削加工方法的切削力，有利于微孔、窄縫和薄壁等低剛度零件的加工；適合于各種簡單截面的型孔、曲線孔、型腔等零件加工，也適合于周密微小加工3〕電火花加工零件外表尺寸、外形一般是工具尺寸、外形的“復(fù)印”。由于工具材料不需要比零件硬，故工具易于制造、本錢低，因此便于加工特別及簡單外形零件4〕電火花加工中，脈沖放電的持續(xù)時間極短，對整個零件而言，幾乎不受熱的影響，因此可削減熱影響層，提高加工后的外表質(zhì)量，也適用于加工熱敏性材料〔如硬質(zhì)合金等〕5〕電火花加工機床的脈沖參數(shù)調(diào)整范圍廣，可在同一臺機床上連續(xù)進展粗—半精—精加工。6〕電火花加工的局限性在于它一般僅適用于導(dǎo)電材料，生產(chǎn)率低，工具電極損耗大，工具精度需比零件精度高1—2級7〕由于外表熔化層和熱影響層的存在，有些狀況下對零件疲乏性能有影響，需要用磨粒流加工工藝去除。3、電火花線切割加工主要分高速走絲和低速走絲兩類。4、電解加工的根本原理是利用金屬在電解液中產(chǎn)生陽極溶解的原理將金屬零件加工成形的。加工時零件接直流電源的正極，工具陰極接直流電源的負極，零件與工具之間通以高速流淌的電解液，通常工具陰極以肯定速度向零件送進，零件被加工部位不斷溶解，最終加工出肯定外形。電解加工常用的電解液有氯化鈉、硝酸鈉、氯酸鈉、硫酸鈉、亞硝酸鈉等水溶液以及其混合液，電射流加工時也用硫酸等酸溶液。成形電解加工的特點：電解加工優(yōu)點1〕加工范圍廣，可加工高硬度、高強度、高韌性等難切割的金屬材料〔如淬火鋼、硬質(zhì)合金、高溫合金、不銹鋼、鈦合金等〕2〕能以簡潔的進給運動一次加工出外形簡單的型面或型腔〔如鍛模、葉片等〕3〕加工中無機械切削或切削熱，因此適合于易變形或薄壁零件的加工4〕加工后零件外表無剩余應(yīng)力，無加工變質(zhì)，不消滅飛邊毛刺，可到達較低的外表粗糙度5〕6〕生產(chǎn)率高。5、高能束加工：激光加工特點1〕激光加工不需要加工工具，故不存在工具耗損問題，并且很適宜自動化連續(xù)操作2〕由于激光的功率密度高，幾乎對全部金屬材料和非金屬材料〔如各種金屬、陶瓷、石英、金剛石等〕均可進展激光打孔；對于透亮材料〔如玻璃〕也只需實行一些色化與打毛措施便可實行激光加工3〕加工速度快、效率高，熱影響區(qū)小4〕由于激光加工不需要工具，又能聚焦成極細的光束，所以能加工深而小的微孔和窄縫〔孔徑可小至幾微米，深度與直徑之比可達 10以上〕，適合于精微加工5〕可透過透亮材料〔如玻璃〕對零件進展加工。電子束加工：國際上通常把利用高能量密度的電子束對材料進展工藝處理的一切方法統(tǒng)稱為電子束加工。1〕它易于準確掌握，工藝力量廣泛，是當前最有前途的周密、微細加工工藝2〕離子束是利用機械碰撞能量加工，故不管對金屬、非金屬都可用3〕由于是靠碰