电阻焊技术在空空导弹弹体加工中的应用

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欢迎访问e展厅 展厅 9 焊接设备/切割机展厅 交流电焊机, 直流电焊机, 气体保护焊机, 埋弧焊机, 高频焊接机, ... 电阻点焊及滚焊是将焊件装配成搭接接头，并压紧在两电极或两滚轮之间，通以电流，利用电流流经焊件接触面及邻近区域所产生的电阻热将被焊金属熔化，在电极或滚轮的压力下形成焊点或焊缝的一种焊接方法。其最大特点是没有电弧弧光的照射，熔化金属被包裹在母材金属中间，避免了外界空气的污染，故焊接接头的质量较高。而且它加热的时间短，热量集中，热影响区小，几乎不产生焊接变形，能够保证较高的尺寸精度，特别适应于薄壁搭接结构的连接。 电阻焊在焊接时无须填加填充金属，在被焊零件内外表面无任何焊接凸起，能够克服电子束焊、自动脉冲氩弧焊等先进焊接方法所不能克服的弱点。因此电阻点焊及滚焊技术在航空、航天等高科技工业领域中得到了广泛的应用，并且在先进空空导弹的弹体制造中也大量采用了这种技术。 电阻滚焊技术在舱体类零件加工中的应用 空空导弹弹体的舱体类零件一般由前接头、壳体圆筒和后接头组成，它们通过2条圆周焊缝连接为一个整体。为了便于装配，保证尺寸精度，前、后接头和壳体圆筒之间采用了锁底对接结构。 在采用自动氩弧焊焊接时，不但焊接变形大，圆度和轴向尺寸精度不易达到要求，而且由于前、后接头和壳体圆筒之间热容相差较大，在锁底处时常会产生未焊透缺陷。壳体圆筒一侧热影响区内会出现图1所示的凹陷，为克服这种缺陷需要设计复杂的内撑夹具，焊后校正也比较困难。采用电阻滚焊方法则较好地解决了这些问题，不但尺寸精度较高，而且焊缝质量也达到了航天部标准I级的要求。 由于舱体类零件大都是一种圆筒型焊接结构件，滚轮的可达性较差，为了使滚轮能够深入到舱体内部进行焊接，特别对设备进行了改造，专门设计制作了下滚轮臂和下滚轮，并针对舱体结构的特殊性，在下滚轮的两侧增加了绝缘装置，将工作面设计成球面。 因为下滚轮臂直径减小、臂长增加、刚性不够，焊接时在上滚轮压力的作用下可能会产生挠曲变形而使上、下滚轮滑移错位，从而影响到焊接的质量，所以设计时加宽了下滚轮的工作面。为了防止焊缝疏松，并且在金属冷却收缩时能够继续施加滚轮压力，本课题采用步进式电阻滚焊技术保证了焊接质量。 电阻点焊技术在发动机壳体类零件加工中的应用 发动机壳体的主要组成零件是筒体和加强筋，其焊接组合如图2所示。其中4个加强筋是机加工件，筒体则是薄壁旋压件，它靠强力旋压、碾展制成，冷作硬化现象比较严重，存在有较大的内应力，极易产生焊接变形，筒体焊接质量为航天部标准I级要求，而且为避免影响到以后的装配，要求在筒体内表面不允许有任何焊接凸起。因此，控制焊接变形、保证焊接质量，以及避免内表面余高或其他任何形式的凸起是发动机壳体焊接所要解决的主要技术难题。 为此，本课题组采用了3种方法进行焊接试验。 1 手工氩弧焊 由于要在薄壁旋压筒体上焊接8条平行的焊缝，所引起的焊接变形相当大，即使采用段续焊和内撑夹具，发动机壳体的圆度也始终达不到设计要求。 因为采用手工焊接角焊缝，质量不易控制。当电流小时会产生未熔合与根部未焊透缺陷；当电流大时则会在筒体内表面产生凸起，稍有不慎，筒体就有被焊漏甚至烧穿的危险，因此这种焊接方法在试验阶段就停止使用。 2 电子束焊 由图2可知，为使筒体内表面不致产生凸起，8条加强肋焊缝要求为搭接非穿透性焊缝。焊接时电子束要穿过加强肋，筒体上的熔化深度要控制在筒体壁厚的80%左右，交界面处的焊缝要有足够的宽度。因为交界面处的焊缝宽度过小则连接面积不够，达不到焊缝承载力的要求，要想使交界面处的焊缝有一定的宽度，筒体就有被焊透、焊漏而导致报废的危险。 利用焊接参数来控制电子束非穿透性焊缝横截面形状时，焊接工艺参数不易掌握，焊前对加强肋与筒体贴合程度的要求也是相当严格的，而且由非穿透性焊接所导致的缺陷问题（例如夹渣、气孔等）也不好解决，最终这种焊接方法因焊缝的承载能力不理想和成本较高而被放弃。 3 电阻点焊 该焊接方法克服了手工氩弧焊和电子束焊的焊接变形大及承载能/ 力不高的缺点。加强肋与筒体的贴合靠电极压力来实现。为克服电极滑移对焊点质量造成的影响，焊接时下电极直径大于上电极直径且电极头设计成球面，这样可使筒体内表面几乎不产生任何压痕。 电阻点焊不仅连接面积大大高于电子束焊的焊缝面积，承载能力及圆度等尺寸精度也完全符合设计要求，而且它的成本低、效率高、质量稳定，因此最终采用电阻点焊的方法。 电阻点焊和滚焊技术在舵、翼面类零件加工中的应用 早期空空导弹的舵、翼面都是实心结构。为了减轻重量和增加射程，对于远程和超远程的空空导弹现在一般都采用了较为先进的蒙皮骨架结构。蒙皮与蒙皮之间采用连续点焊或电阻滚焊连接，蒙皮与骨架之间则采用点焊( 见图3)。 由图3可知，舵、翼面的点焊结构属于一次双点空心搭接斜面点焊结构，焊接难度较大。需要克服的技术难题是解决电极在斜面零件上的滑移和设计特殊的电极头，以防表面压痕局部过深。 为了传导焊接电流和增加零件的刚性，使零件在电极的压力下不致发生变形，试验时在空心部位塞加铜质垫块。对于舵、翼面周边的焊缝，为了提高效率和保证焊接质量的一致性，试验采用了电阻滚焊方法。由于匀速滚焊存在熔核凝固时无法保持滚轮压力的问题，试验时仍然采用了步进式滚焊技术。 电阻点焊技术在功能性零件焊接中的应用 现代空空导弹弹体结构都相当复杂，除主体零件外，还有大量的螺纹座、螺母、加强筋、衬板、固定座等功能性零件需点焊在弹体上。有的舱体，一个焊件就多达数百个焊点。 功能性零件电阻点焊接头形式一般为图4 所示的等厚度双层叠加点焊、不等厚度双层叠加点焊和等厚度三层叠加点焊。焊接的主要问题是零件的贴合程度不好及搭接面积过于狭窄所造成的焊点飞溅、熔核疏松等难点。功能性零件大都是热成型件，尺寸精度不高，而焊接时又必须使用细长电极臂和异型电极，利用电极压力让其很好地贴合比较困难。 由于弹体内部的结构相当紧凑，零件搭接面积不够，焊接时电极太靠近边缘，因此会产生飞溅，引起熔核疏松。解决的办法是选配零件、适当增加电极压力、精确确定焊点位置、采用椭圆形电极头等，以确保交界面处的熔核面积。 结束语 电阻焊是一门较为成熟的焊接技术，由于其焊接变形小，在被焊零件内外表面无任何焊接凸起，特别适用于薄壁搭接结构的焊接等特点而在空空导弹弹体的加工中得到广泛应用。随着空空导弹向着远程、高速、高精度、高机动性和高可靠性的方向发展，其弹体的结构将会越来越复杂，弹体上的组成零件也将越来越多，各种难以实现的接头形式将会相继出现，对电阻焊技术也将提出更高的要求。由于空空导弹的弹体长、直径小、电极或滚轮需深入到筒体内部，可达性较差，因此必需设计专用的下电极臂，有时还要设计异型电极和特殊的下滚轮等。我们需要进一步地研究和探索，以迎接新的挑战。(end)

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