我國成功突破高強高韌鈦合金材料特殊焊接工藝

發布時間：2021-06-23 14:38:00 丨 瀏覽次數：

       鈦合金是種好材料，比強度高、耐蝕性好，飛機設計上經常要用到，但是這種材料加工起來比較難，尤其是異型件，好在現在3D打印技術的出現，很好地解決了這一問題。

　　不僅航空裝備方面要用到鈦合金，航海設備方面也經常要用到鈦合金材料，俄羅斯不就造出過鈦合金潛艇了嗎，可以下潛到1000多米的海水下面，隱蔽性更強。

　　而如今，我國的海深載人潛水器也用上了鈦合金，而且潛深要遠遠大于1000多米，比如我國的“奮斗者”號全海深載人潛水器就曾在西太平洋馬里亞納海溝海域完成全部萬米海試任務，并創造了10909米的中國載人深潛新紀錄。

      一萬多米的海水下面，水壓超過110兆帕，相當于你的背上有2000頭非洲象。這么大的壓強，“奮斗者”號怎樣才能實現硬核“抗壓”呢？

　　靠的就是載人艙。為保證載客量，載人艙要大；為減輕潛水器負擔，球艙不能重；為承受萬米海壓，載人艙必須堅固。又由于要長時間浸泡在水里，常規材料容易生銹、被腐蝕，用不了多久可能就要廢棄。

　　最終，國產新型鈦合金材料登場了，既能承受海底的強大壓強，又有出色的耐蝕性。

　　但是問題來了，“奮斗者”號載人艙由2個半球焊接而成，因其焊接位置類似地球赤道，被稱為赤道縫焊接。在研制過程中，由于載人艙赤道縫的焊接難題，一度讓“奮斗者”號項目面臨擱淺。

　　最終，中國船舶集團七二五所科研人員解決了這一難題，成功突破高強高韌鈦合金材料特殊焊接工藝，世界上首次應用此類技術一次性成功完成載人艙赤道縫焊接，為“奮斗者”號提供了堅強保障。

      這種焊接技術，世界上沒有任何可供參考的先例，為保證項目成功，當時“奮斗者”號項目共準備5個半球：1個用于試驗，另外4個組成2個整球。2018年底，承擔1號球殼赤道縫焊接任務的單位遭遇始料未及的困難，七二五所臨危受命，承擔起2號球殼的赤道縫焊接任務。

　　面臨嚴峻的形勢和僅剩的2個半球，意味著這次焊接只許成功，不許失敗。

　　經過科研人員數百次的試驗，終于在2019年6月17日23點30分，七二五所一次性完成“奮斗者”號的載人艙赤道縫焊接。

　　世界第一，為我們了不起的科研工作者點贊！

　　說起來容易做起來難，下面我們就來看看科研人員是如何解決焊接難題的。

       據中國船舶集團七二五所高級工程師、“奮斗者”號載人艙項目焊接技術負責人劉希林介紹：“根據我們前期的試驗研究，唯一能采用的方法，國際上沒有人做過，真正焊接的時候是否會出問題，這個不好說，決定采用這種方法的時候，壓力還是非常大的，心里其實剛開始的時候還是沒有譜的。后來我們是經過了幾個階段吧，第一階段我們是試板級的焊接，第二階段就是焊了一個小的模型球，最后一個階段我們把工程化的1:1的試驗樣機焊完了。每一個階段我們的把握不斷提升?！?/p>

       最后的正式焊接開始了：各系統準備就緒，啟動焊接……

　　終于成功了，又一項世界第一。

       據中國船舶集團七二五所高級工程師、“奮斗者”號載人艙項目執行負責人呂逸帆介紹：“我們立足于挑戰世界巔峰，就是踐行深潛精神，勇攀高峰，我們要當世界第一，站在這個角度，我們就要把這個赤道縫焊接技術給突破。在鈦合金領域來說，這個突破不單是對我們的載人艙，還有我們艦船用的特殊材料，對其它高強鈦合金材料，乃至整個鈦合金行業，甚至對于一些原來我們認為不能焊的，像鎳基高溫合金等等，這種技術都可以推廣應用。而不單是我們赤道縫的焊接，包括我們整個載艙的創新點，在各方面也是世界第一的。整個載人潛水器從各種性能指標上來講，也是世界第一的?！?/p>

　　注意上面加黑的文字，赤道縫焊接技術的突破，未來的應用前景廣闊??！

　　說了這么多，那么我國成功突破的高強高韌鈦合金材料特殊焊接工藝，究竟依靠什么設備來完成的呢？

       注意上圖箭頭所指之處，它就是大功率真空電子束焊機。

　　拆開來看，就是大功率+真空+電子束焊機。

　　先來解釋一下電子束焊接，這是一種利用電子束作為熱源的焊接工藝。電子束發生器中的陰極加熱到一定的溫度時逸出電子，電子在高壓電場中被加速，通過電磁透鏡聚焦后，形成能量密集度極高的電子束，當電子束轟擊焊接表面時，電子的動能大部分轉變為熱能，使焊接件的結合處的金屬熔融，當焊件移動時，在焊件結合處形成一條連續的焊縫。

　　所謂真空電子束焊機，就是將要焊接的工件置于真空室中，一般裝夾在可直線移動或旋轉的工作臺上。

　　至于大功率，肯定就是應對高強高韌鈦合金材料特殊焊接的需要了。