精密熱加工技術(shù)是武器系統(tǒng)關(guān)鍵制造技術(shù)之一，主要包括精密鑄造、精密塑性成，形沾乘、特種熱處理及特種焊接技術(shù)。精密熱加工技術(shù)具有生產(chǎn)周期短诽泪、成本低杰赴、零件使用性能好，產(chǎn)品可靠性高挂闺、制坯近無余量等優(yōu)點便金，受到世界各國的高度重視。

　　近十年來轮贫，美國十分注重發(fā)展精密熱加工和提高性能一體化技術(shù)拐扛。如：鋁鋰合金粉制件精密熱成形可使零件比剛度提高30％；碳化硅/鋁復合材料可使零件的比剛度提高30%—75%辱窘；單晶葉片精鑄可以提高渦輪溫度55℃楷焦、節(jié)省燃料10%；快速凝固粉末層壓式渦輪葉片膝班，可使發(fā)動機渦輪溫度提高220℃头位、油耗降低8.4%、飛機起飛質(zhì)量降低7.4%庇晤，發(fā)動機推重比提高30%—50%虱硝。發(fā)展精密熱加工技術(shù)，并與提高零部件性能研究一體化厕氨，符合我國國防科技發(fā)展對關(guān)鍵基礎(chǔ)加工技術(shù)研究所提出的要求进每。

　　一、精密鑄造 
　　精密鑄造成形工藝不但可以縮短新型武器的研制周期命斧、降低成本田晚，還可以提高武器的靈活性嘱兼、可靠性。如美國波音公司生產(chǎn)的巡航導彈的艙體采用鋁合金精密鑄造工藝后贤徒，彈體成本降低30%芹壕，每枚導彈所需工時從8000小時減少到5500小時，且可靠性提高接奈，重量有所降低踢涌。

　　美國橡樹嶺國家實驗室、美國精密鑄造公司和NASA劉易斯研究中心等單位對A1系金屬間化合物和Ti序宦、

　　Ni基等特種合金的精密鑄造進行了大量研究睁壁。他們采用整體一次成形精鑄工藝加工渦噴、渦扇導向器互捌，減少機加工時40％返雷，成本降低30%。我國軍工系統(tǒng)的精密鑄造工藝與國外相比差距較大弓席。如導彈艙體主要采用低、差壓鑄造法陌贾。普通粘土砂鑄型生產(chǎn)艙段转是，尺寸精度低，表面質(zhì)量較差矢盾，內(nèi)部缺陷多粤段，合金液二次氧化嚴重，力學性能不高姚藤，廢品率高達20%—30%幢剂，目前國內(nèi)僅能鑄造1.4m以下的艙段。另外象導彈尾翼偷欲、飛機部分器件等仍采用機械加工方法凳赃，不但生產(chǎn)周期長、成本高附垒，而且可靠性也較差撕贞。在特種合金精密鑄造工藝方面，同樣存在很大差距测垛，象單品空心無余量葉片精鑄工藝捏膨，在國外已應用于軍工生產(chǎn)，而國內(nèi)尚處于研究階段食侮。至于A1系金屬間化合物的精密鑄造工藝的研究目前還未開始号涯。

　　綜上所述，與國外相比锯七，我國在精密鑄造工藝方面約落后10—15年链快。為了縮短新型武器的研制和生產(chǎn)周期誉己、降低成本、提高可靠性久又，必須加強精密鑄造工藝的研究巫延。

　　二、精密塑性成形 
　　精密塑性加工技術(shù)在工業(yè)發(fā)達國家受到高度重視地消，并投入大量資金優(yōu)先發(fā)展炉峰。70年代美國空軍主持制訂“鍛造工藝現(xiàn)代化計劃”，目的是使鍛造這一重要工藝實現(xiàn)現(xiàn)代化脉执，更多地使用CAD/CAM宗揣，使新鍛件的制造周期減少75%。1992年坠汹，美國國防部提出了“軍用關(guān)鍵技術(shù)清單”芍摩，其中包含了等壓成型工藝、數(shù)控計算機控制旋壓逻烛、塑變和剪切成形機械宪隅、超塑成型/擴散連接工藝、液壓延伸成型工藝等精密塑性成型工藝潭拖。此外赫丈，國外近年來還發(fā)展了以航空航天產(chǎn)品為應用對象的“大型模鍛件的鍛造及葉片精鍛工藝”、“快速凝固粉末層壓工藝”厦螟、“大型復雜結(jié)構(gòu)件強力旋壓成型工藝”官溜、“難變形材料超塑成形工藝”、“先進材料(如金屬基復合材料癣二、陶瓷基復合材料等)成形工藝''等牵字。近來，隨著計算機和自動化技術(shù)對熱加工成形工藝的滲透哥谷，板材成形柔性制造系統(tǒng)也開始嶄露頭角岸夯。

　　(一)超塑成形 
　　美國休斯公司、 BAE公司等在超塑成形技術(shù)方面居世界前列们妥。目前欽合金超塑成形工藝已廣泛用于制造導彈外殼囱修，推進劑儲箱，整流罩王悍、球形氣瓶破镰、波紋板及發(fā)動機部件等。鋁合金压储、鎂合金鲜漩、鎳基高溫合金、金屬基復合材料等的超塑成形工藝也在研究。我國的超塑成形技術(shù)在航天航空及機械行業(yè)已有應用孕似，如航天工業(yè)中的衛(wèi)星部件踩娘、導彈和火箭氣瓶等，并采用超塑成形法制造偵察衛(wèi)星的欽合金回收艙喉祭。與此同時养渴，還基本上掌握了鋅、銅抛惶、鋁伍茎、欽合金的超塑成形工藝，最小成形厚度可達0.3mm衡蟹，形狀也較復雜已清。但壁厚均勻性問題尚待解決。

　　(二)強力旋壓 
　　美國利用強力旋壓技術(shù)镇弄。已能生產(chǎn)直徑為3.9m卷霜、徑向尺寸精度0.05mm、表面粗糙度Ra0.16—0.32μm纽肄、壁厚差＜0.03mm的導彈殼體遗渊。幾乎對各種金屬均能旋壓成形，且工藝穩(wěn)定夹村，并已實現(xiàn)設(shè)備大型化什异，多用途化和自動化。錯距旋壓岩模、

　　CNC等先進旋壓工藝及設(shè)備也已普及使用。

　　我國現(xiàn)已有數(shù)百種肖粮，數(shù)以百萬計零件采用旋壓工藝孤页，其中有彈體、尾管涩馆、封頭行施、燃燒室、殼體魂那、噴管等等蛾号。且已開發(fā)出各種外旋壓工藝，包括低溫和高溫旋壓技術(shù)和設(shè)備涯雅，可旋制最大直徑為5m的封頭件鲜结，最大旋床達60噸。航天系統(tǒng)已采用強力旋壓工藝生產(chǎn)了大型固體發(fā)動機高強鋼封頭和鋁合金封頭活逆，直徑2.5m精刷；液體火箭銀合金管。出口直徑0.28m；戰(zhàn)術(shù)導彈鋁合金殼體怒允，直徑0.46m埂软；發(fā)動機球形容器的欽合金半球體，直徑0.53m思袋，減薄率50%—75%聪供。我國與國外的差距主要表現(xiàn)在我國基本上只能旋壓圓柱件、錐型件和簡單曲面形狀的零件估骡，大尺寸殼體多數(shù)仍采用卷板拼焊工藝蜒且，構(gòu)件內(nèi)常存在殘余應力，在焊縫熱影響區(qū)也易產(chǎn)生延遲裂紋院颜；大型旋壓件尺寸精度較差琅沟，給后續(xù)裝配焊接造成很大困難；帶淺筋和筒形件內(nèi)旋工藝雖已取得一些成果驳墓，但可旋筒體直徑小区基，筋很淺；旋壓設(shè)備大都比較陳舊韭张，錯距旋壓砍绞、數(shù)控旋壓和錄返旋壓等均剛起步。

　　(三)薄板精密成形

　　薄板類復雜構(gòu)件精密成形的新工藝新技術(shù)已在俄策冕、美等國得到廣泛應用冲杀。俄、美等國的放電成形設(shè)備已系列化睹酌，設(shè)備最大能量達500KJ权谁。俄國已能生產(chǎn)包括A1-Li合金難變形材料等數(shù)十種導彈零件，最大尺寸達1200mm×1000mm×6mm(直徑×高度×厚度)憋沿。目前旺芽，聚氨酯軟模成形技術(shù)已成為航空航天工業(yè)中的重要成形手段，俄國TY-154飛機工廠已采用該項技術(shù)生產(chǎn)1萬多個零件辐啄。美采章、法等國已普遍采用CNC拉形蒙皮與壁板，異形截面框類零件軋制工藝已廣泛應用壶辜，大型運載火箭普遍使用整體鋁合金環(huán)形鍛件悯舟。 
　　我國在薄板復雜構(gòu)件成形方面，還沿用傳統(tǒng)工藝砸民。電磁成形剛用于生產(chǎn)抵怎，且設(shè)備能量低，線圈技術(shù)還未過關(guān)岭参；電水成形尚屬空白便贵，聚氨酯軟模成形技術(shù)僅有少量簡單應用，技術(shù)還不成熟；數(shù)控蒙皮拉形及發(fā)動機有嚴格要求空間走向?qū)Ч艿膽萌詫倏瞻住?/p>

　　(四)精密模壓成形 
　　國外已廣泛應用精密模壓成形技術(shù)制造武器遂辐。美國鋁業(yè)公司采用等溫成形制造F—14戰(zhàn)斗機框架欽合金加強板和支承座機件棠岭，前者投影面積10320mm2，鍛件重量0.32Kg骤扰，加強筋的最小壁厚3.17mm滨锯。后者投影面積13545mm2，鍛件重量0.82kg胜姥，最小厚度2.67mm站么。美國普拉特·惠特尼公司采用等溫鍛造工藝生產(chǎn)F100發(fā)動機的渦輪盤，重量由原來普通模鍛件的112.5kg降到56.7kg裤谆。常用的精密模壓成形技術(shù)惨译，如閉塞式鍛造、采用分流原理的精密成形及等溫成形等國外已用于軍工生產(chǎn)兢假。我國一黄，前兩項技術(shù)剛剛起步，等溫成形已有一定應用援雇。目前矛渴，精密模壓技術(shù)在我國應用還較少，精度也較差惫搏，國外精度為±0.05—0.10mm具温，我國為±0.1—0.25mm。

　　三筐赔、特種熱處理 
　　特種熱處理工藝是國防工業(yè)系統(tǒng)關(guān)鍵制造技術(shù)之一铣猩。美國為加速其航天飛機的發(fā)展，由5家公司組成聯(lián)合體共同開發(fā)針對5種新材料的成形及熱處理工藝茴丰，即高溫Ti-Al化合物达皿，C/C及陶瓷基復合材料，高蠕變強度材料及高導熱材料较沪。美國經(jīng)特殊工藝.處理的8089合金鳞绕，使用溫度可達到400℃失仁。金屬間化合物經(jīng)韌化處理后可顯著提高韌性尸曼，更適于高溫下使用，Ti3A1可在816℃萄焦、 TiAl可在1083℃下使用犁谓；是航天飛機和航空發(fā)動機理想的材料。美國已將形狀記憶合金用于衛(wèi)星自展天線和管接頭淋塌，用于導彈自展尾翼的研究也取得了很大進展叫逸。以美國威斯康星大學為首的PSII表面熱改性處理技術(shù)用于航空發(fā)動機與衛(wèi)星軸類零件及軸承，并取得重大進展，克林頓總統(tǒng)曾親臨視察該項工藝技術(shù)俄耸。

　　真空及氣氛熱處理以其特有的無污梁翅昏、無氧化、工件變形小和適用范圍廣等優(yōu)點惊钮，廣泛用于航空航天結(jié)構(gòu)件處理访芙，如齒輪結(jié)構(gòu)件表面滲碳或滲氮，導彈和航天器各種合金或鋼件的去應力计员、增強或增韌處理等薯替。典型結(jié)構(gòu)如：儀表零件、傳動結(jié)構(gòu)假仙、燃料貯箱救辖、發(fā)動機殼體等；美國熱處理爐約有50%以上為真空熱處理爐氮唯。規(guī)格齊全鉴吹，成龍配套。第四代最新式氣淬爐——雙室高壓真空氣淬爐也已開始應用您觉。此外拙寡，真空熱處理爐已廣泛采用了計算機控制。目前已發(fā)展到真空化學熱處理和真空氣淬熱處理琳水，包括高壓真空氣淬肆糕、高流率真空氣淬和高壓高流率真空氣淬技術(shù)等。

　　激光熱處理技術(shù)在國外已廣泛用于航空在孝、航天诚啃、電子、儀表等領(lǐng)域私沮，如各種復雜表面件始赎、微型構(gòu)件、需局部強化處理構(gòu)件仔燕、微型電子器件造垛、大規(guī)模集成電路的生產(chǎn)和修補、精密光學元件低腕、精密測量元件等杰泡。其中，激光淬火是應用最早最廣泛的激光處理技術(shù)颖怕，能處理欽合金朋丢、鋁合金、合金鋼和碳鋼等材料剔撮。如MKl0制導火箭發(fā)射系統(tǒng)點火區(qū)的阻斷凸輪请癣，采用AISl4340鋼薛对，用1.2KW激光表面處理代替原來的氮化處理，最高硬度由原來的55Rc提高到62Rc砍倾，硬化層深度由0.01—0.02in提高到0.015—0.030in深冶，且每組4件凸輪的處理導向由原60天縮短到1小時，欽合金零件表面激光淬火后硬度可提高75％—125％乎叫。目前研究水平已達到經(jīng)激光表面處理后硬度比普通淬火高5%—20%匹惊，激光涂層結(jié)合牢固、熔層只有0.05—0.13mm估喷，激光合金化和非晶態(tài)處理凛忿，融化層只有1—10μm；目前世界上主要研究單位有美國的IBM公司竞川、巴特爾研究院店溢、海軍研究試驗室、激光應用公司等委乌；英國的羅爾斯一羅伊斯公司床牧、英國帝國大學等；日本的大阪大學熱噴涂研究中心遭贸、村田公司等戈咳。國內(nèi)在該領(lǐng)域也開展了相應的研究工作，并取得顯著成果壕吹。但由于起步較晚著蛙，加之經(jīng)費投入不足，因此與國外相比尚有一定差距耳贬。因此踏堡，“九·五”期間應加大力度開展研究，進一步縮小與國外的差距咒劲。

　　四今伏、特種焊接技術(shù) 
　　由于航天產(chǎn)品的特殊工作環(huán)境和要求決定了必須不斷采用一些新結(jié)構(gòu)材料、特殊結(jié)構(gòu)形式和連接技術(shù)轴布，這就要求有新的焊接工藝與設(shè)備以適應武器系統(tǒng)的要求癌越。事實說明，如果不采用焊接技術(shù)缓捂，要制造出任何航天器都是不可能的洲芥。因此世界各國在航天工業(yè)部門的焊接技術(shù)水平都是最高的，發(fā)股速度也是最快的雄睦。

　　美國和俄羅斯兩個航天工業(yè)發(fā)達國家每發(fā)展一種新型號航天產(chǎn)品總是伴隨一系列特種焊接技術(shù)的發(fā)展荷十，以保證新型號產(chǎn)品的制造需要汹振。例如美國在研制土星五號運載火箭娇裁，俄羅斯在研制能源號運載火箭時从秃，鋁合金貯箱直徑分別達到10m和8m，壁厚達到25mm和42mm荞篙，常規(guī)的焊接技術(shù)已無法適應這種新型號產(chǎn)品制造需要泽衬，美俄都不約而同地發(fā)展了適合立式組裝并焊接的特種焊接技術(shù)。美國發(fā)展了VPPA(變極性等離子弧)焊接工藝與設(shè)備殿姑，完成了大型鋁合金貯箱的制造树碱。俄羅斯發(fā)展了局部真空電于束焊接工藝與設(shè)備，完成了能源號大型鋁合金貯箱的制造变秦。特種焊接技術(shù)的研究范圍非常寬廣成榜，下面僅就幾個方向性研究領(lǐng)域具體介紹國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀：

　　(一)自動化智能化焊接技術(shù) 
　　現(xiàn)代航天產(chǎn)品在制造精度，質(zhì)量保證(質(zhì)量穩(wěn)定性與可靠性)方面都有極高的要求蹦玫，迫切需要采用能完全替代人工操作的自動化智能化焊接技術(shù)赎婚。例如美國馬舍爾空間飛行中心正在組織NASA的一些高等院校及工業(yè)部門開發(fā)能滿足制造大型鋁合金貯箱需要的自動化智能化焊接系統(tǒng)，1993年底樱溉，該系統(tǒng)已接近完成挣输。據(jù)稱，它是由各種質(zhì)量傳感器福贞、焊接過程數(shù)學模型和計算機控制的焊接裝置組成的撩嚼，估計已投入運行。我國在中型鋁合金貯箱焊接自動化方面雖取得了一些成果并已用于生產(chǎn)挖帘，但在智能化方面還有很大差距完丽。希望在“九五”期間能采用部分硬件從國外引進，一些關(guān)鍵技術(shù)和軟件由自己研究開發(fā)的方針拇舀，攻克這項“自動化智能化焊接技術(shù)”歇肖，滿足我國新型號航天產(chǎn)品制造技術(shù)的需要，在“九五”期間接近或趕上先進國家的水平日俱。

　　(二)新材料與異種材料焊接技術(shù) 
　　航天產(chǎn)品的許多部件幾乎無例外地都要求質(zhì)量盡可能輕役寡、性能盡可能好，因此要采用許多新結(jié)構(gòu)材料(陶瓷款拣、復合材料超棚、金屬間化合物、非晶態(tài)材料朋傲、定向結(jié)晶材料应惠、難熔金屬材料、功能材料等)昨跺，這就給新材料或異種材料的連接帶來難題天尤。航天工業(yè)發(fā)達國家針對這些新材料異種材料連接的要求進行了大量研究工作，根據(jù)不同的材料組合发娶，通過固態(tài)連接或熔化連接的方法得到所需的連接接頭擦钾，滿足構(gòu)件的工作要求料潘。例如俄羅斯已成功制造了由銅一不銹鋼一欽不同金屬材料組合焊接的高壓補燃式夾層結(jié)構(gòu)液體發(fā)動機推力室。工藝新穎悍赢、先進决瞳、合理、滿足了結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求左权。美皮胡、俄航天部門采用特殊前處理，而后進行釬焊或擴散焊赏迟，成功焊接了B/A1復合材料管與鋁合金管或鈦合金管屡贺，成功地制造了空間飛行器內(nèi)的承力衍架。而且還成功解決了金屬與陶瓷的焊接技術(shù)锌杀。焊接的方法有多種烹笔，但較為理想的方法是以Ag-Cu-Ti合金為活性釬料，輔加應變緩解過渡材料進行釬焊抛丽。

　　我國的703所谤职，哈工大，621所等單位都對新材料和異種材料的焊接技術(shù)開展了研究亿鲜，也取得了一些成果允蜈，但與先進國家比仍有很大差距。主要原因是我們在這方面進行的基礎(chǔ)性研究和應用基礎(chǔ)性研究太弱竹肚，手段太落后帆田，投入的人力、物力太少勾勃。

　　(三)微連接技術(shù) 
　　航天器的控制電路及有效載荷的高可靠性般蚪、高密度化和微小型化是航天工業(yè)長期努力的目標。解決好這些問題不但可以大幅度減少航天器發(fā)射費用区糟，而且可極大地提高控制系統(tǒng)的可靠性和工作頻率恶稼，對延長衛(wèi)星的壽命有重要影響。美潮兼、俄等先進國家已在航天器的控制系統(tǒng)中大量采用表面組裝技術(shù)沪蜕、微組裝技術(shù)和多芯片組裝等先進電子器件組裝技術(shù)，使控制系統(tǒng)和衛(wèi)星達到了小型化和輕量化的目的始树。我國由于微連接技術(shù)還較落后泞首，航天器的控制系統(tǒng)仍主要采用插孔組裝，難以達到充分的小型化和輕量化绳宰。哈工大的焊接國家重點實驗室擁有國內(nèi)最早建立的微連接研究室掖饲，已在表面組裝的微連接技術(shù)方面開展了多年的研究工作，現(xiàn)在與電于工業(yè)部有關(guān)單位呀邢，航天部504所及上海航天局合作洒沦，結(jié)合航天器的需要開展微連接技術(shù)的研究豹绪。

　　(四)先進的熔化焊接工藝 
　　大推力運載火箭和航天器的鋁合金大型燃料貯箱或航天飛機、飛船的鋁合金壓力殼的制造主要采用熔化焊接技術(shù)微谓。針對不同結(jié)構(gòu)和尺寸的大型燃料貯箱或壓力殼的制造需要。國外已發(fā)展了不同的熔焊工藝與設(shè)備输钩，成功地完成了航天產(chǎn)品的制造任務豺型。

　　美、俄開發(fā)的先進熔化焊接工藝技術(shù)主要有：窄間隙氦氣保護熔化極焊接工藝买乃，可進行多層焊接姻氨，可焊厚度不限，俄國已成功焊接了厚度40mm和80mm的鋁合金貯箱剪验；直流正接氦氣保護鎢極氬弧焊肴焊，俄國成功地用單道焊接工藝完成了3—8mm厚的工件生產(chǎn)任務；局部真空電子束焊接技術(shù)功戚，俄國已成功用于厚度為42mm的鋁合金貯箱的焊接娶眷；閃光對焊技術(shù)。俄國已成功用來生產(chǎn)大截面(50—80×10 3mm2 )鋁合金環(huán)形框或縱向接縫的焊接拥臼；變極性等離子弧穿孔焊接逝声。美國已成功開發(fā)并用于焊接厚度為16mm的大型鋁合金容器，是一種無內(nèi)部缺陷的最理想的鋁合金焊接工藝搭奄。國內(nèi)在上述焊接新工藝研究方面幾乎都處于空白或剛起步階段呀胁，需要盡快開展研究工作。

　　此外艇氯，對于航天器中各種不銹鋼殖吧、鈦合金、鋁合金導管的焊接美药炊、俄都已開發(fā)了先進的自動焊接工藝牧返，同時也相應開發(fā)了防泄漏的接頭檢驗方法保證了導管系統(tǒng)的安全運行。我國在導管焊接方面仍處于手工焊為主的局面变跃。焊后的質(zhì)量檢測手段也較落后倚痰。

　　急需開展研究工作，改變這種嚴重落后的局面揣誓。美系谐、俄均已成功地應用CO2激光焊接技術(shù)于導彈空氣舵中欽合金蒙皮與鑄造骨架的焊接，焊縫質(zhì)量和減小變形方面都獲得了理想的結(jié)果讨跟。我國在這方面基本處于空白或剛起步階段纪他。哈工大焊接國家重點實驗室已引進了功率為2KW的CO2激光加工系統(tǒng)，正在開展結(jié)合航天工業(yè)需要的研究工作晾匠。

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