熔融焊接在航空工業(yè)中的應(yīng)用

郝廷璽

如果讀者們?？措娪安⑶伊粢獾脑?，那么我們常常發(fā)現(xiàn)有這樣的鏡頭：一位工人頭戴面罩手持工具在那兒進(jìn)行作業(yè)，并且不時(shí)地在他手下發(fā)出閃閃的耀眼的火花。這是干什么呢？讀者們不難猜出，這是在進(jìn)行焊接。

焊接這種工藝在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用非常巨大?，F(xiàn)代的萬(wàn)噸巨輪的船體是怎樣造成的呢？焊接；鞍鋼的巨型高爐殼體是怎樣造成的呢？也是焊接；天安門(mén)前建造的高層建筑物的鋼筋骨架是怎樣連接起來(lái)的呢？仍然是焊接。那么，在航空工業(yè)中焊接的地位是否也那么重要呢？回答是肯定的。這兒我們不談形形色色的其它焊接方法，就以本文中所要講述的熔焊這類方法來(lái)說(shuō)，就我們所知道的，曾經(jīng)有過(guò)一種航空結(jié)構(gòu)，其中用熔融焊來(lái)進(jìn)行焊接的構(gòu)件就很多，如果把這些焊縫一條一條加在一起就有1500米長(zhǎng)。由此可見(jiàn)，焊接在航空工藝中所占位置是如何重要了。

航空工業(yè)中所用的焊接方法自然很多，這兒我們著重談?wù)勅廴诤高@類方法。顧名思義，所謂熔融焊就是把你要連接的兩個(gè)零件局部地(連接的地方)加熱到熔化。處于液體狀態(tài)的金屬互相混和，待冷卻后就形成一整體了，或者說(shuō)焊接起來(lái)了。

在各種熔融焊接方法中，人類最早掌握并運(yùn)用到工業(yè)生產(chǎn)中的是氣焊。大家已經(jīng)知道，自然界中有許多氣體是可以燃燒的，比如氫氣，沼氣，煤氣，乙炔等。由于燃燒，它們就放出大量的熱來(lái)。但是可燃?xì)怏w燃燒時(shí)放出的熱量多少不一，其中以乙炔為最多。氣焊就是用乙炔來(lái)作為燃料的。應(yīng)當(dāng)提出，由于空氣中的氧氣只有20%左右，所以乙炔在空氣中燃燒時(shí)溫度就不高，不足以很好地熔化金屬。因而，實(shí)際進(jìn)行氣焊時(shí)，乙炔是和從氧氣瓶中放出來(lái)的純氧混合后燃燒，燃燒的火焰其最高溫度可達(dá)攝氏3100度左右，在這樣高的溫度下，鋼鐵很容易被熔化了。

氣焊在歷史上起過(guò)巨大作用，但由于它的生產(chǎn)率低，目前已逐漸為電弧焊所代替，因而應(yīng)用范圍日漸縮小了。它雖有缺點(diǎn)也還有某些優(yōu)點(diǎn)，比如氣焊時(shí)火焰溫度比起電弧的溫度低的很多，因而就適合焊接薄的零件，而不至于一下子把零件燒成一個(gè)洞，成為廢品。航空結(jié)構(gòu)中很多零件的壁很薄，比如0.8－1.0毫米左右，這樣薄的零件自然用氣焊最合適。所以，目前航空工業(yè)中氣焊還是用得很多的。

熔融焊當(dāng)中用的最多的一種方法是電弧焊。電弧是偉大的俄國(guó)發(fā)明家符·彼得洛夫于1802年發(fā)現(xiàn)的。這對(duì)生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展有很大意義，利用電弧的熱量不僅可以進(jìn)行焊接，而且可以煉鋼等等。電弧的溫度很高，最高可達(dá)攝氏6000度左右，和太陽(yáng)表面的溫度差不多。用它來(lái)加熱金屬可以很快地使之達(dá)到熔化狀態(tài)，焊接生產(chǎn)率就比用氣焊高的多。

電弧焊可以是手工的，也可以是自動(dòng)的。當(dāng)手工電弧焊時(shí)，我們看見(jiàn)焊工手中拿著一根金屬絲，那就是我們常說(shuō)的焊條。焊條有兩個(gè)作用：第一是通過(guò)焊接電流，使電弧在焊條和被焊接的零件之間燃燒；第二是在電弧的作用下熔化，熔化了的焊條的金屬液體補(bǔ)充到焊接接合處，使之成為一條既結(jié)實(shí)又美觀的焊縫。

焊條是電弧焊中最重要的材料，焊接質(zhì)量的好壞和它有非常大的關(guān)系。大家知道，冶煉一爐優(yōu)質(zhì)鋼是相當(dāng)復(fù)雜的，其中有許多問(wèn)題需要我們?nèi)ソ鉀Q。而上面我們所說(shuō)的焊接，實(shí)質(zhì)上類似在小小的煉鋼爐內(nèi)煉優(yōu)質(zhì)鋼，有相當(dāng)復(fù)雜的冶金過(guò)程。這個(gè)過(guò)程進(jìn)行的好壞，完全決定于焊條?？梢?jiàn)，細(xì)細(xì)的焊條絕不可貌相，其作用可大著哩。

手工電弧焊非常方便，一位焊工像一位技術(shù)高超的裁縫師一樣，運(yùn)用他靈巧的雙手，可以焊成結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜的構(gòu)件。航空結(jié)構(gòu)中形狀復(fù)雜的構(gòu)件很多，焊縫大半既短而又彎彎曲曲。所以手工電弧焊在航空工業(yè)中用的也很廣泛。但是手工電弧焊也有它的缺點(diǎn)：生產(chǎn)率還是不高，焊接質(zhì)量也不完全令人滿意。于是人們就動(dòng)腦筋想辦法，使焊接過(guò)程機(jī)械化、自動(dòng)化。近年來(lái)航空工業(yè)中自動(dòng)電弧焊接也愈來(lái)愈用的廣了。用于自動(dòng)焊接的自動(dòng)焊機(jī)很多。我們祖國(guó)也已制成多種自動(dòng)焊機(jī)。

應(yīng)當(dāng)指出的是，航空工業(yè)對(duì)焊接的要求比一般的工業(yè)要高的多，這是因?yàn)楹娇掌魃下?tīng)用的金屬種類繁多，有鋁合金、鈦合金、低合金鋼、高合金鋼和耐熱合金等。而且構(gòu)件的工作條件也很復(fù)雜，比如要承受高壓、高溫及氣體的腐蝕等作用。在這種情況下，一般的焊接方法就不能滿足要求了。在這個(gè)要求下面，廣大的焊接技術(shù)工作者和焊工終于又創(chuàng)造了許多其它焊接方法。其中最重要的是惰性氣體保護(hù)的電弧焊。最常用的惰性氣體是氬氣，把氬氣導(dǎo)入焊接區(qū)域可以很成功地防止空氣對(duì)熔化金屬的氧化、氮化等作用，從而大大提高了焊接接頭的質(zhì)量。

從以上簡(jiǎn)單的介紹中，大家就會(huì)明白，焊接在航空工藝中是何等重要了。