焊接可以是加熱或加壓或兩者并用，使用填充材料使焊接部件原子間結(jié)合的加工方法。焊接技術(shù)在空空導(dǎo)彈彈體制造技術(shù)中占有重要地位。目前，空空導(dǎo)彈彈體的關(guān)鍵部件大部分包括動力部件殼體、各艙口殼體、舵面、翼面等，通過焊接組合而成。先進焊接技術(shù)的采用還使以前認(rèn)為無法加工的焊接結(jié)構(gòu)和難以接近的焊接部位實現(xiàn)了可靠的焊接，這對新一代先進空腔導(dǎo)彈的研制起到了重要的促進作用。毫不夸張地說，沒有先進的焊接技術(shù)，就沒有現(xiàn)代空空導(dǎo)彈彈體結(jié)構(gòu)的發(fā)展。

空導(dǎo)彈彈體的焊接特征

1、焊接質(zhì)量要求嚴(yán)格

飛行中的空空導(dǎo)彈彈體不僅受到較大的縱向和橫向過載，動力部件殼體還必須承受高速氣流沖擊和火藥燃燒時的高溫高壓惡劣環(huán)境，因此對焊接接頭質(zhì)量、焊接接頭力學(xué)性能等技術(shù)指標(biāo)提出了較高要求。因此，設(shè)計一般選擇國軍標(biāo)識、航天系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)作為焊縫探傷和接頭質(zhì)量驗收的依據(jù)，焊縫大部分定為Ⅰ級要求。

2、難以確保尺寸精度

空空導(dǎo)彈彈體大部分為筒形薄壁細(xì)長結(jié)構(gòu)物，設(shè)計對其圓形度、直線度、鼓動量提出了較高要求。然而，由于其筒壁薄、剛性差、易變形，且由多個部件如某艙口殼體構(gòu)成，60多個部件采用多種焊接方法組合成一個，不僅焊接變形難以控制，而且各部件之間的相對位置精度也難以保證。

3、材料焊接性差

為了減輕重量和增加射程，設(shè)計中使用的材料大部分為高強度合金鋼、馬氏體沉淀硬化不銹鋼、高強度鈦合金、高強度鋁合金等高強度比材料。一般來說，在鋼制部件中，材料的強度越高，焊接性越差，但由于高強度鈦合金、高強度鋁合金等非鐵金屬容易產(chǎn)生氣孔、裂紋等缺陷，因此更難以焊接高品質(zhì)的焊道。

一真空電子束焊接

1.1焊接原理

真空電子束焊接是在利用空間取向高速運動的電子束與工件表面碰撞后，將動能的一部分轉(zhuǎn)換為熱能，使焊接的金屬熔融、冷凝、結(jié)晶而形成焊道的電子束焊接，其原理如圖1所示。

焊接時，電子槍的陰極通電被加熱到高溫釋放出大量的電子，陰極表面形成密集的電子云，這些熱電子在強電場的作用下加速到高速度，高速運動的電子聚焦極經(jīng)過陽極靜電場作用和聚焦透鏡的電磁場作用而聚集成高能量密度的電子束在工件的沖擊點散射、阻止材料晶格電子，當(dāng)原子碰撞時，其動能變?yōu)榫Ц裾駝幽芗礋崮?，從而使工件熔融形成焊接?/p>

1.2技術(shù)特征

與其它熔融焊接方法相比，電子束焊接具有以下特點：

（1）電子束能量密度高，束流直徑小，可形成深窄的貫通性焊道，無坡口可一次焊成300mm厚的金屬，焊道深度比可達50∶1，這是其他焊接方法無法達到的。

（2）焊接熱影響區(qū)小，焊接變形小，即使用于精加工零件的最終焊接，也能保證足夠高的精度。

（3）現(xiàn)代電子束焊機通過CNC控制電子束偏移，實現(xiàn)復(fù)雜焊縫自動焊接，可焊接在一般焊接方法難以接近的部位。

（4）由于在真空狀態(tài)下實施焊接，所以特別適用于鈦或鈦合金等活性物質(zhì)的焊接。

（5）由于電子束焊接不能進行焊絲焊接，所以現(xiàn)在不能進行電子束焊接，在僅適應(yīng)對接焊接的情況下，需要追加焊絲的角焊。疊焊質(zhì)量也不理想。一般情況下你要盡量避免。

1.3焊接設(shè)備

電子束焊機根據(jù)真空狀態(tài)可分為真空型、局部真空型、非真空型三種，根據(jù)電子槍加速電壓的高低可分為高壓型（60~150kV）、中壓型（40~60kV）和低壓型（40V）三種。

真空電子束焊機主要由真空系統(tǒng)、NC軸控制系統(tǒng)及電子槍系統(tǒng)組成。真空系統(tǒng)提供電子槍及焊接室所需的真空環(huán)境，NC軸控制系統(tǒng)提供焊接時所需的機械運動軸和控制電子槍電子束的電子軸，電子槍是真空電子束焊機的核心部件，用于發(fā)射電子產(chǎn)生電子束。此外，有供電系統(tǒng)、觀察、測量、對中系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、工作臺、輔助裝置等多個大部分。

1.4焊接工藝

電子束焊接工藝參數(shù)主要包括加速電壓（kV）、聚焦電流（mA）、電子束流（mA）、焊接速度（mm/s）和工作室真空度等。由于焊接時不能施加焊絲，所以容易在焊道上產(chǎn)生凹陷、邊緣、電弧坑等焊接缺陷。焊接工藝包括接頭的型式選擇與接縫制造、焊前整理、工件消磁、工件設(shè)計、工件夾具與裝配、焊機對準(zhǔn)校正、焊接參數(shù)調(diào)整、工件焊接與檢驗等。

二、真空擴散焊接

2.1焊接原理

擴散焊接技術(shù)由前蘇聯(lián)卡杰科夫于1957年發(fā)明，是一種通過界面原子間的相互擴散實現(xiàn)鍵合的精密連接方法。真空擴散連接是指在一定溫度和壓力條件下，使焊接在真空環(huán)境中的工件表面相互接觸，通過微塑性變形緊密結(jié)合，界面原子經(jīng)過一定時間的相互擴散，形成整體接頭的固體焊接方法。

焊接時，將兩個或多個焊接件置于真空中一起壓縮，加熱至母材熔點以下的某一溫度，對其施加壓力，使其表面氧化膜破碎，使塑性變形與高溫蠕變密接在表面微觀突起上，使界面原子間擴散界面間的結(jié)合活化而出現(xiàn)在一些微區(qū)域。再經(jīng)過一定時間的保溫，這些區(qū)域進一步通過原子相互擴散繼續(xù)擴大。當(dāng)整個連接界面形成金屬鍵時，完成擴散連接過程。實際上，金屬表面被精密加工，其平均偏差也達到0.8×10-4~1.6×10?4cm，實現(xiàn)金屬結(jié)合距離1.0×10-8~5×由于在10-8cm以內(nèi)，零壓力時實際接觸點僅為表面積的百萬分之一，加上一般壓力僅為1%左右，其余表面積間隙在原子引力范圍之外，即使接觸點形成金屬鍵，結(jié)合力也極小。除了接觸面的凹凸之外，還有氣體吸附層、氧化層、變形層等，在擴散連接時可以使用一定的方法克服這些主阻擋層。

2.2焊接特征

與其它焊接方法相比，真空擴散焊具有以下特點：

（1）同種金屬的接合部可以接近母材，可以得到相同的物理、化學(xué)、機械特性。

（2）接頭無鑄造組織、脆性區(qū)、裂紋等缺陷，工藝易于控制，批量生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定。

（3）真空擴散連接可與真空熱處理結(jié)合進行，許多接頭可一次性焊接成功。

（4）工件變形小，尺寸精密高，可完成大面積擴散連接。

（5）能夠焊接在一般的焊接方法中難以焊接的高熔點金屬、陶瓷材料及耐熱合金。

2.3焊接工藝

真空擴散焊接工藝參數(shù)包括加熱溫度、焊接時施加在部件上的壓力、在焊接溫度下保持的時間及真空度等，其中前3位也是擴散焊接的必要條件。

（1）溫度。溫度是擴散連接最重要的工藝參數(shù)。在一定溫度范圍內(nèi)，溫度越高，擴散速度越快，結(jié)合強度也越高。但是，當(dāng)達到一定的數(shù)值時，提高溫度時晶粒變大，因此接頭的質(zhì)量反而降低。受材料物理性能、工件表面狀態(tài)、設(shè)備等因素的限制，許多適合金屬與合金擴散連接的加熱溫度一般為0.6~0.8母材的熔點。TC4鈦合金通常選擇920-930℃。

（2）壓力。主要作用是在結(jié)合面的微突起部分產(chǎn)生塑性變形，達到密合的同時，促進擴散，加速再結(jié)晶過程。一般增加壓力可提高強度，但過度變形，同時可增加成本，從經(jīng)濟角度應(yīng)選擇較低壓力，鈦合金通常選擇1.0~2.0MPa。

（3）時間。在焊接溫度下保持的時間應(yīng)保證擴散過程全部完成，達到所需的結(jié)合強度。時間太短，接頭未達到與母材相同的程度，高溫、高壓持續(xù)時間過長，質(zhì)量不能進一步提高，反而要加大晶粒，形成脆性化合物的接合處，控制保溫時間控制脆性層的生成。保溫時間與溫度、壓力密切相關(guān)，在溫度高時或壓力大時，可縮短時間。在一定的溫度和壓力下，焊接時間可以在很寬的范圍內(nèi)變化。為了提高生產(chǎn)率，在保證強度的條件下，時間越短越好。TC4鈦合金通常選擇60~90min。

真空擴散焊的工藝包括工件的表面制造、組裝和組裝爐、真空擴散焊和冷卻后的出爐檢查等。其中，表面的制造和組裝質(zhì)量與其他焊接方法相比，要求特別嚴(yán)格，保證待焊表面可靠的金屬間接觸是決定焊接質(zhì)量的充分條件，必須保證待焊金屬的表面粗糙度、平面度的要求包括待焊金屬表面的氧化物、必須除去污染物，其殘留物在焊接時應(yīng)能完全破壞、分解，以保證待焊接金屬界面空隙的擴散。由于設(shè)備有限，委托外部機組采用真空擴散焊接方法加工的某型號TC4鈦合金翼面類中空焊接件已初步成功，其焊接質(zhì)量和尺寸精度優(yōu)于電阻焊同類件。