空间制造技术研究进展

分析了空间制造技术的发展背景与技术特点,介绍了国内外空间增材制造技术、空间焊接技术的发展情况,总结了相关领域的研究热点。包括非金属与金属空间增材制造工艺、装备的发展现状,空间电子束焊接、固相焊接等工艺与装备研究进展等。论述了我国空间制造技术研究的发展方向。研究结果可为我国空间制造技术研发提供参考。     

TC4钛合金电子束焊接工艺参数对焊缝形状的影响

对TC4钛合金厚板电子束焊接焊缝形状进行了试验研究,分析了电子束焊接过程中不同工艺参数对焊缝形状的影响。结果表明,电子束聚焦电流对焊缝形状的影响较大,随着聚焦电流的变化,焊缝形状变化各异;焊接速度对焊缝形状的影响较聚焦电流要小,焊接速度不同,焊缝整体形状有所不同,但差异不大;电子束流对焊缝形状的影响作用较小,焊缝形状的变化近似于整体缩放。     

高品质电子束焊接适用技术浅述

真空电子束焊接技术是指利用加速聚焦的电子束流轰击焊件接缝所产生的能量,迅速熔化金属而完成焊接的熔焊方法,具有高效能、大深宽比、小变形、复现性好等特点,适合精密焊接,能解决特殊结构和活泼、难熔材料的焊接问题,在航空航天、核能、动力、机械等众多制造技术领域发挥了重要作用,产生了巨大效益.先进的电子束焊接技术在我国航天领域还蕴藏着巨大的应用潜力和广阔的开发空间.     

TA15钛合金电子束焊平行焊缝形貌及显微组织研究

对TA15钛合金厚板电子束焊接均匀焊缝即熔合线近似平行的焊缝的电子束焊接工艺进行了研究,获得了一系列均匀焊缝的焊接工艺方法。选用加速电压为140kV、焊接速度600mm/min,聚焦电流318mA和338mA,电子束流43mA和50mA的工艺条件获得了2种形状的焊缝。研究结果表明,电流越大,焊缝显微组织越粗大,热影响区越宽,接头显微硬度曲线也越平滑。     

薄壁电池壳体焊缝部位配合间隙对电子束焊接的影响

空间锂离子电池现基本采用薄壁电池壳体,材质为LF21铝合金,用电子束焊接进行壳体封装。电子束焊接焊出的铝合金焊缝强度好,I级焊缝合格率高,故空间产品大多采用电子束焊接。但由于电子束焊接属于精密高能束焊接方法,对被焊工件焊缝的配合间隙有着严格的要求,所以通过一些列试验来研究薄壁电池壳体焊缝部位配合间隙对电子束焊接的影响,得到了相应的结论,以此来指导实际生产中零部件加工尺寸的设计和检验,提高产品可靠性。     

电子束焊机电磁聚焦控制系统的优化设计

聚焦电流是电子束焊接过程中一个非常重要的参数,调节聚焦电流可以控制电子束焦点相对于工件的位置,从而获得较好的焊缝截面形貌.研究了一种应用混合集成电路技术实现的恒流源,以适应聚焦系统对恒流源高精度、高温度稳定性和较大电流的需求,满足焊接工件在不同的工作距离下都可获得品质较好的电子束束斑.     

基于LabVIEW的电子束焊接参数监测系统

在图形代码语言LabVIEW环境下开发了电子束焊接参数检测系统.描述了基于NI虚拟仪器的EBW焊接参数监测系统,构建了EBW焊接信号采集电路.该仪器具有在线显示EBW电参数的波形曲线、控制输出电子束扫描波形以及逻辑控制等能力,本文详细介绍了基于NI虚拟仪器的EBW焊接参数监测系统软件设计方法及控制流程.     

TC4钛合金电子束焊接焦点动态变化特性研究

为了探索电子束深熔穿透焊接原理,针对20mm厚TC4钛合金中厚板材开展了电子束焊接工艺实验,分析了电子束焊接过程焦点动态变化特性,研究了焊接速度、工作距离对电子束焊接焦点动态变化特性的影响.结果表明,随着焊接速度增加,临界穿透束流增大,焦点动态变化特征曲线上移;随着工作距离的增加,动态焦点逐渐向下移动;保持其他参数恒定,随着聚焦电流增加,电子束焦点动态变化,焊缝形貌由钉形向钟罩形过渡.     

国外几种焊接方法的应用动态

近年来焊接技术发展很快,电子束焊、激光焊、等离子束焊等新的加工技木日趋完善,随着计算机的应用,焊接的自动化水平日益提高,这些都有力地促进了航空工业的发展.一、电子束焊电子束焊工艺,是使用被聚焦的电子束作为热源的焊接方法,是50年代由德国蔡斯公司及法国原子能委员会发展起来的.它可以进行活性金属、难熔材料、轻金属、高级合金等多种材料的焊接,特别是开发了局部真空电子束焊及非真空电子束焊接以后,应用范围更加广泛.电子束焊接工艺的优点是焊接变形小,焊透深宽比高,焊速高,还可进行预加工和热处理后元件的焊接,以及极薄和极厚元件的焊接.     

脉冲束流电子束焊接技术综述

目前国内外脉冲束流电子束焊接研究取得了一定的进展，然而，无论是研究的深度还是广度，特别是应用方面的研究还具有广阔空间。脉冲电子束焊接技术将可能是进一步提高航空、航天工业中某些特殊结构材料和关键零部件焊接质量的有效方法，具有重要的工程应用价值。     

电子枪束源部件结构尺寸对束流品质影响的CST仿真

在直热式电子枪中,电子枪束源部件结构尺寸的改变会改变静电场对电子束的初次汇聚,从而影响束流品质。针对电子枪中静电场以及电子运动轨迹难以用常规方法直接测量的问题,通过建立1∶1三维模型,并利用CST电磁仿真粒子工作室对整个束流产生过程进行模拟。利用控制单一变量的方法,结合模拟所得数据,得到了在不同条件下,静电场分布、电子的运动轨迹以及各个变量与最终焦点处束流电流密度关系曲线,最终得到了束流品质最优的束源部件结构尺寸。用优化了阴阳极结构及阴阳极距离后的电子枪在铝合金板材上进行实际焊接试验,所得焊缝形貌优于原有电子枪焊接所得焊缝,证明了模拟结果的正确性。此种模拟方法为改善现有电子枪束流品质以及未来电子枪设计提供了参考依据。     

微贮箱移动电子束焊接传热数值分析

建立了某姿轨控发动机推进剂贮箱移动电子束焊接热源的焊接温度场数值仿真模型,采用锥体热源描述电子束焊接热源,通过等价比热容法来处理熔化潜热,得到电子束焊接过程中贮箱温度、焊接熔池形状和尺寸随时间的变化状况.结果表明:仿真计算所得贮箱温度与实测数据的差异小于10%.在焊接过程中,利用安装在贮箱外表面的纯铜散热盘可以将贮箱半膜处的温度从503K降低至364K以下,避免了焊接过程中贮箱温度过高出现结构损伤.该计算方法与结构散热方式可为其他产品的焊接提供借鉴与参考.      

电子束熔丝增材随行退火系统及均匀面热源扫描

在电子束熔丝沉积增材制造过程中,采用电子束对零件成形区域进行扫描并控制热输入,可以改善零件的温度分布,实现随行退火,达到减小应力和控制变形的目的.采用工控机、波形发生卡、扫描线圈及其驱动电路,以及动态聚焦线圈及其驱动电路搭建了电子束高速扫描系统,实现了电子束高速扫描及动态聚焦等功能.基于LabVIEW开发了随行退火扫描...     

航空发动机机匣电子束焊接变形模拟分析与优化

为了对焊接变形进行预测与控制,建立了焊接接头的弹塑性有限元模型,并对电子束热源模型进行了校核,获得了接头焊接位置的塑性应变区域大小;建立了风扇叶片机匣3D壳单元有限元模型,并采用固有应变法对机匣焊接变形进行了模拟计算,获取了焊接过程的变形分布,通过实测机匣变形量并与仿真结果进行对标,验证了模型的准确性;通过对风扇叶片机匣焊接顺序以及焊接熔池宽度等工艺参数的优化,获得了控制风扇叶片机匣焊后变形的最优方案。结果表明:模拟与实测的平均变形误差仅10.3%,基于固有应变法的中心面3D壳单元有限元模型适用于大型复杂薄壁件的电子束焊接变形预测,该方法已得到应用;风扇叶片机匣焊接熔池宽度的优化能够有效控制焊后变形,焊缝上熔池宽度降低为2.7 mm,焊后平均径向变形量降低30%,能够明显降低机匣径向收缩变形,焊接顺序的优化对变形控制效果较差。      

TC18钛合金焊接接头力学性能试验研究

氩弧焊和电子束焊是钛合金加工中两类常见的工艺方法,对比研究两种工艺对焊接接头力学性能的影响对其在工程中的合理选用具有重要的参考价值。完成了TC18钛合金氩弧焊接头和电子束焊接头的静力拉伸及旋转弯曲疲劳试验,并根据试验结果对两类焊接接头的力学性能进行了对比分析,采用统计学方法给出了二者的中值疲劳寿命SN曲线及疲劳极限。研究结果表明：氩弧焊接头焊缝区内晶粒粗大,使得材料的力学性能明显劣化;电子柬焊接头具有更高的抗拉强度与更好的高周疲劳性能,更有利于工程应用。     

空间交会对接多体制接收机设计与实现简

空间交会对接时,空空通信系统需在两个航天器之间建立双向通信链路,完成两者间的信息交换.在载人航天交会对接任务中,空空通信系统担负交会对接段以及撤离段航天器间的双向链路数据传输任务.针对不同的任务模式、分析不同信号的解调模型和算法特点,基于软件无线电技术确定本系统的全数字化解调算法和硬件平台设计方案,实现过程运用复用/优化设计思路,节省了逻辑资源、降低了算法复杂度.对关键指标的测试表明,该设计可满足空空通信系统的指标需求.     

推进剂管理装置的可靠性增长及试验验证

采用原始的焊接方式焊接筛网式推进剂管理装置的收集器合格率低、可靠性差。为此,采用纯钛箔作为过渡层进行了不锈钢筛网与钛合金支压板的电阻缝焊试验以及随后这两者与钛合金骨架的电子束焊试验,然后进行了地面力学环境下的振动试验,以验证焊接方式改进后收集器的可靠性。焊接试验结果表明,纯钛箔过渡层一方面可以大幅降低筛网在电阻缝焊时的焊接热量,有效地减小筛网的热变形;另一方面可以在电阻缝焊后形成牢固、封闭的纯钛/不锈钢筛网焊缝过渡区,有效地增加电子束焊时筛网的变形抗力,从而使得焊接后试样的合格率和性能大幅提高。振动试验结果表明,焊接方式改进后收集器的可靠度置信下限从0.90增加到了0.96。     

铝合金矩形机箱工装设计及拼焊工艺

大厚度铝合金矩形机箱在拼焊生产过程中,存在组装难度大,焊缝质量不易保证,焊后变形大等问题.针对铝合金矩形机箱焊后马鞍型和螺旋型变形特点,选用表面定位方式,设计了多种类型的夹板,完成了箱体焊接工装的设计.在此基础上,采用真空电子束焊,通过严格的工艺措施完成了机箱的拼焊,获得了深宽比符合要求的焊缝,保证了机箱结构的完整性.经检测,矩形机箱满足设计要求.实践证明,此工装和工艺方案可行,对类似构件的制造有指导意义.     

太空原位制造和修复技术研究现状分析

概述了太空原位制造和修复技术（In—situ Fabrication and Repair,ISFR）的概念和特点,并结合该技术的发展背景,介绍了国内外以选择性激光烧结和电子束熔融技术为代表的太空原位制造、空间钎焊修复、太空基地建筑构建等方向发展现状及趋势。结合我国空间技术事业发展,提出充分借鉴国外相关技术成果,围绕主要应用材料,重点开展空间环境适应性和应用验证研究,并探索利用模拟月壤开展太空原位制造技术研究的设想与建议。     

侧向稳定系统参数平面设计法

首先介绍了鲁棒系统设计的参数平面法，然后采用该方法对某支线客机的侧向稳定系统进行了鲁棒设计，最生以几种不同的飞行状态为例，通过计算机仿真，对所设计的控制律参数进行了验证，结果表明：飞机侧向稳定系统的参数平面法设计是可行的。