漲知識(shí),飛機(jī)為什么不能焊接?
焊接是現(xiàn)代制造業(yè)中被廣泛采用的一項(xiàng)工藝,具有速度快、密封性好等優(yōu)點(diǎn),在航天、船舶和汽車制造中大顯身手。那么,飛機(jī)在制造過(guò)程中能否也采用焊接工藝?答案是否定的。主要原因有如下幾個(gè)方面:
焊接是現(xiàn)代制造業(yè)中被廣泛采用的一項(xiàng)工藝,具有速度快、密封性好等優(yōu)點(diǎn),在航天、船舶和汽車制造中大顯身手。那么,飛機(jī)在制造過(guò)程中能否也采用焊接工藝?答案是否定的。主要原因有如下幾個(gè)方面:
首先是飛機(jī)的制造材料造成的。在波音787和空客[**]350XWB問(wèn)世前,現(xiàn)代飛機(jī)的主要制造材料是鋁合金。這種材料有一個(gè)突出的特點(diǎn)——焊接性能極差。采用傳統(tǒng)的焊接方式焊接后,焊接區(qū)域局部有應(yīng)力集中,使得金屬變脆,而且易產(chǎn)生砂眼、氣泡、微裂紋等缺陷,使得結(jié)構(gòu)在這些位置的性能低于非焊接區(qū),這在飛機(jī)制造中是不能接受的。
雖然現(xiàn)在也有一些特殊的焊接工藝,比如攪拌摩擦焊接和激光焊接,但相關(guān)技術(shù)過(guò)于復(fù)雜,而且難以保證工藝穩(wěn)定性。對(duì)于同一種材料來(lái)說(shuō),越薄越不容易焊接。而飛機(jī)蒙皮厚度一般只有2毫米左右,即便能夠焊接,難度也會(huì)很大,非一般操作人員能夠勝任,不利于飛機(jī)批量生產(chǎn)。
波音787和空客[**]350XWB機(jī)體以復(fù)合材料為主,這些復(fù)合材料是多種單一材料通過(guò)復(fù)合的方法,再經(jīng)過(guò)特殊工藝制成的,焊接的難度比鋁合金還要大,制造商幾乎不使用焊接。[通用技術(shù)網(wǎng)]
其次是飛機(jī)的工作特性造成的。飛機(jī)在高空高速飛行時(shí),機(jī)身蒙皮承受的是拉力。發(fā)動(dòng)機(jī)在工作時(shí)存在振動(dòng),同時(shí)飛機(jī)自身也會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)。飛機(jī)在每個(gè)航班中經(jīng)歷的各種力都是不斷變化的,會(huì)存在疲勞問(wèn)題。而拉力、振動(dòng)和疲勞,都是引起焊接性能退化的主要原因。
飛機(jī)在這樣的環(huán)境中長(zhǎng)時(shí)間工作;就可能在焊接處萌生細(xì)小裂紋。更可怕的是,接下來(lái)裂紋會(huì)沿著焊縫一直擴(kuò)大,甚至導(dǎo)致飛機(jī)在空中解體,發(fā)生機(jī)毀人亡的慘劇。而鉚接和螺接具有很好的抗振動(dòng)、抗疲勞等特點(diǎn),而且由于有連接孔的存在,天然地具有抗裂紋繼續(xù)擴(kuò)大的能力。[通用技術(shù)網(wǎng)]
最后是飛機(jī)的使用特性造成的。飛機(jī)的使用壽命一般都在20年以上,機(jī)體內(nèi)有很多復(fù)雜而精密的儀器,在長(zhǎng)時(shí)間使用過(guò)程中,各種器件都有可能出現(xiàn)不同程度的損壞,采用鉚接便于維修和更換。如果采用焊接的話,飛機(jī)的蒙皮就要全部進(jìn)行更換,這樣會(huì)增加維修費(fèi)用和單次維修難度。即便不發(fā)生任何設(shè)備故障,也需要定期對(duì)飛機(jī)進(jìn)行檢查和維護(hù),包括需要把連接的部位拆開(kāi)進(jìn)行檢查和維護(hù)。焊接是一種不可拆卸連接,一旦拆開(kāi),結(jié)構(gòu)就被破壞了。
繼續(xù)漲一下知識(shí):
對(duì)上面的文章來(lái)說(shuō),焊接只是沒(méi)有用于飛機(jī)外殼,但機(jī)艙內(nèi)部還是有很多地方使用焊接的。另外,有一種飛機(jī),叫米格25,其80%采用的是不銹鋼,共有140萬(wàn)個(gè)焊接點(diǎn),創(chuàng)造了16項(xiàng)航空史上的記錄,至今還沒(méi)有6項(xiàng)未被破。
文中說(shuō)有連接孔就不會(huì)裂紋擴(kuò)大,原因是當(dāng)這條裂紋受力繼續(xù)開(kāi)裂時(shí),恰好遇到有孔的位置,裂紋就不會(huì)再裂下去了,這樣,這個(gè)鉚接孔就相當(dāng)于止裂孔。還有,飛機(jī)上的進(jìn)氣管、尾噴管等不適合用鉚接的地方,用的是焊接。起落架上的一些不承受沖擊力的復(fù)雜桿、高壓氣瓶等都是氣保焊接的,不過(guò)焊接工藝確實(shí)非常嚴(yán)格,成品還需要經(jīng)過(guò)無(wú)損探傷。有些部件還是用釬焊和電阻焊進(jìn)行加工的,因?yàn)椴皇敲總€(gè)零部件都需要高強(qiáng)度工作。一些機(jī)體結(jié)構(gòu)中大的整體壁板在機(jī)加成本特別高時(shí)會(huì)選用激光或攪拌摩擦焊,起落架的一些撐桿也是會(huì)用焊接的。
其實(shí),隨著技術(shù)的發(fā)展,飛機(jī)零件現(xiàn)在不光有焊接而且還有膠水沾的。焊接工藝在飛機(jī)上不提倡的原因就是高精度焊接的條件多,容易出現(xiàn)瑕疵,一體出型的只要一個(gè)零件,一是容易檢測(cè)生產(chǎn),再有就是開(kāi)完模子再生產(chǎn)迅速,而焊接一個(gè)零件就n多個(gè)焊點(diǎn),很多高級(jí)焊接都是保氣焊,條件極為苛刻,所以制造困難不說(shuō),測(cè)試也麻煩。時(shí)間就是金錢,這就叫簡(jiǎn)化工藝流程。