熔融焊接在航空工业中的应用

郝廷玺

如果读者们常看电影并且留意的话，那么我们常常发现有这样的镜头：一位工人头戴面罩手持工具在那儿进行作业，并且不时地在他手下发出闪闪的耀眼的火花。这是干什么呢？读者们不难猜出，这是在进行焊接。

焊接这种工艺在国民经济中的作用非常巨大。现代的万吨巨轮的船体是怎样造成的呢？焊接；鞍钢的巨型高炉壳体是怎样造成的呢？也是焊接；天安门前建造的高层建筑物的钢筋骨架是怎样连接起来的呢？仍然是焊接。那么，在航空工业中焊接的地位是否也那么重要呢？回答是肯定的。这儿我们不谈形形色色的其它焊接方法，就以本文中所要讲述的熔焊这类方法来说，就我们所知道的，曾经有过一种航空结构，其中用熔融焊来进行焊接的构件就很多，如果把这些焊缝一条一条加在一起就有1500米长。由此可见，焊接在航空工艺中所占位置是如何重要了。

航空工业中所用的焊接方法自然很多，这儿我们着重谈谈熔融焊这类方法。顾名思义，所谓熔融焊就是把你要连接的两个零件局部地(连接的地方)加热到熔化。处于液体状态的金属互相混和，待冷却后就形成一整体了，或者说焊接起来了。

在各种熔融焊接方法中，人类最早掌握并运用到工业生产中的是气焊。大家已经知道，自然界中有许多气体是可以燃烧的，比如氢气，沼气，煤气，乙炔等。由于燃烧，它们就放出大量的热来。但是可燃气体燃烧时放出的热量多少不一，其中以乙炔为最多。气焊就是用乙炔来作为燃料的。应当提出，由于空气中的氧气只有20%左右，所以乙炔在空气中燃烧时温度就不高，不足以很好地熔化金属。因而，实际进行气焊时，乙炔是和从氧气瓶中放出来的纯氧混合后燃烧，燃烧的火焰其最高温度可达摄氏3100度左右，在这样高的温度下，钢铁很容易被熔化了。

气焊在历史上起过巨大作用，但由于它的生产率低，目前已逐渐为电弧焊所代替，因而应用范围日渐缩小了。它虽有缺点也还有某些优点，比如气焊时火焰温度比起电弧的温度低的很多，因而就适合焊接薄的零件，而不至于一下子把零件烧成一个洞，成为废品。航空结构中很多零件的壁很薄，比如0.8－1.0毫米左右，这样薄的零件自然用气焊最合适。所以，目前航空工业中气焊还是用得很多的。

熔融焊当中用的最多的一种方法是电弧焊。电弧是伟大的俄国发明家符·彼得洛夫于1802年发现的。这对生产技术的发展有很大意义，利用电弧的热量不仅可以进行焊接，而且可以炼钢等等。电弧的温度很高，最高可达摄氏6000度左右，和太阳表面的温度差不多。用它来加热金属可以很快地使之达到熔化状态，焊接生产率就比用气焊高的多。

电弧焊可以是手工的，也可以是自动的。当手工电弧焊时，我们看见焊工手中拿着一根金属丝，那就是我们常说的焊条。焊条有两个作用：第一是通过焊接电流，使电弧在焊条和被焊接的零件之间燃烧；第二是在电弧的作用下熔化，熔化了的焊条的金属液体补充到焊接接合处，使之成为一条既结实又美观的焊缝。

焊条是电弧焊中最重要的材料，焊接质量的好坏和它有非常大的关系。大家知道，冶炼一炉优质钢是相当复杂的，其中有许多问题需要我们去解决。而上面我们所说的焊接，实质上类似在小小的炼钢炉内炼优质钢，有相当复杂的冶金过程。这个过程进行的好坏，完全决定于焊条。可见，细细的焊条绝不可貌相，其作用可大着哩。

手工电弧焊非常方便，一位焊工像一位技术高超的裁缝师一样，运用他灵巧的双手，可以焊成结构非常复杂的构件。航空结构中形状复杂的构件很多，焊缝大半既短而又弯弯曲曲。所以手工电弧焊在航空工业中用的也很广泛。但是手工电弧焊也有它的缺点：生产率还是不高，焊接质量也不完全令人满意。于是人们就动脑筋想办法，使焊接过程机械化、自动化。近年来航空工业中自动电弧焊接也愈来愈用的广了。用于自动焊接的自动焊机很多。我们祖国也已制成多种自动焊机。

应当指出的是，航空工业对焊接的要求比一般的工业要高的多，这是因为航空器上听用的金属种类繁多，有铝合金、钛合金、低合金钢、高合金钢和耐热合金等。而且构件的工作条件也很复杂，比如要承受高压、高温及气体的腐蚀等作用。在这种情况下，一般的焊接方法就不能满足要求了。在这个要求下面，广大的焊接技术工作者和焊工终于又创造了许多其它焊接方法。其中最重要的是惰性气体保护的电弧焊。最常用的惰性气体是氩气，把氩气导入焊接区域可以很成功地防止空气对熔化金属的氧化、氮化等作用，从而大大提高了焊接接头的质量。

从以上简单的介绍中，大家就会明白，焊接在航空工艺中是何等重要了。