徐碧宇

不平凡的1882年，俄羅斯的偉大發(fā)明家A.莫查伊斯基制成了世界上第一架飛機(jī)，俄羅斯另一偉大發(fā)明家H.別納爾多斯也首先創(chuàng)造了金屬極電弧焊法。雖然當(dāng)年沒(méi)有人明確地意識(shí)到兩者之間的深切關(guān)系，但在它們的發(fā)展過(guò)程中，這兩門(mén)在國(guó)防和國(guó)民經(jīng)濟(jì)上有巨大作用的科學(xué)技術(shù)，卻一直是相互推動(dòng)并肩前進(jìn)，而且是關(guān)系日益密切的。在1957年，由于創(chuàng)造了電渣焊，巴東電焊研究所和飛機(jī)設(shè)計(jì)家A.圖波列夫的設(shè)計(jì)集團(tuán)同時(shí)獲得了列寧獎(jiǎng)金。

蘇聯(lián)B.波伊錯(cuò)夫教授在“焊接生產(chǎn)”雜志上著文說(shuō)，近年來(lái)航空工業(yè)發(fā)展的特點(diǎn)是焊接和釬接的應(yīng)用不斷地迅速增長(zhǎng)。假如說(shuō)在已往飛行速度和高度不大的航空時(shí)期，靠鉚釘連接就可以滿(mǎn)意地解決飛行器的連接問(wèn)題，那么在飛行器進(jìn)一步發(fā)展的過(guò)程中，焊接就逐漸占了主導(dǎo)地位?，F(xiàn)在，航空工業(yè)已是焊接使用量占首要地位的工業(yè)之一，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了汽車(chē)工業(yè)。

飛行器不斷發(fā)展，要求飛得更高更快更遠(yuǎn)更安全。要達(dá)到這個(gè)目的，就不能僅僅限于空氣動(dòng)力和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的改善，還需要特殊材料，和良好的制造技術(shù)，才能使其比較輕而堅(jiān)強(qiáng)。輕可以節(jié)省動(dòng)力增加有用載重，強(qiáng)是要能夠承受大的應(yīng)力；所以飛行器常常用強(qiáng)重比來(lái)標(biāo)志它的效率。而且，近代的飛行器由于高空高速飛行對(duì)于氣密性和表面光滑有更嚴(yán)格的要求。我們知道，焊接生產(chǎn)率高，節(jié)省金屬，重量較小，接頭強(qiáng)度高，表面比較光滑，是能適應(yīng)飛行器日益提高的這些要求的。過(guò)去，飛機(jī)機(jī)體生產(chǎn)中，焊接只占連接工作總量的0.3～1.0%。隨著飛行器的發(fā)展，焊接工作量已迅速加多，1945年約占15～30%，1954年為40～60%，到1958年焊接約為連接總量的50～70%。而噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、火箭和導(dǎo)彈的連接，更幾乎全是焊接的。

以前，飛機(jī)上廣泛使用鉚接，需要鉆孔，去毛刺，打鉚釘?shù)裙ば?，這樣，把整塊材料鉆上孔，又填進(jìn)鉚釘，而且多出鉚釘頭，便要多費(fèi)工時(shí)，多費(fèi)材料，增加重量。如果鉚釘頭露在外面，還要增加飛行時(shí)的廢阻力。為了增加速度和擺脫地心吸力的約束，減小阻力和減輕重量具有重大意義。據(jù)估計(jì)，用點(diǎn)焊代替鉚接，平均每替換5千個(gè)鉚釘頭約可以省去1公斤重量。新式重型飛機(jī)上有150萬(wàn)個(gè)焊點(diǎn)，還沒(méi)有替換全部鉚釘，就以這種情況論，大約也省去了鉚釘頭重量300公斤。為了保證氣密性，需用密封膏堵塞可能漏氣的鉚接縫，經(jīng)驗(yàn)證明，較大的運(yùn)輸機(jī)約需密封膏200公斤，何況使用密封膏還得增加工時(shí)。所以很明顯，從生產(chǎn)率、重量、光滑和氣密性來(lái)看，焊接都比較好。這些重量似乎數(shù)字不大，實(shí)際上卻不能忽視。飛機(jī)結(jié)構(gòu)重量增加1公斤，相應(yīng)地要增加機(jī)體、燃料和動(dòng)力裝置等的重量6～10公斤。對(duì)于20噸的超音速飛機(jī)來(lái)說(shuō)，減輕結(jié)構(gòu)重量5%，可以增加航程7%，在不改變起飛重量的條件下，能增加有效載荷24%。而遠(yuǎn)射程導(dǎo)彈每增加結(jié)構(gòu)構(gòu)件重量1公斤，相應(yīng)地要增加燃料、彈體等總重量約30公斤。如果減輕0.45公斤重量，可能提高射程12.8公里。

多年飛行的經(jīng)驗(yàn)有力地證明了焊接接頭有很高的強(qiáng)度。某式飛機(jī)600架，每架有9千個(gè)焊點(diǎn)，經(jīng)過(guò)1800飛行小時(shí)，沒(méi)有一個(gè)焊點(diǎn)破壞。在新式焊機(jī)上連續(xù)焊接的30個(gè)焊點(diǎn)中，僅個(gè)別焊點(diǎn)強(qiáng)度值較小，變化不超過(guò)4%。經(jīng)過(guò)X射線檢驗(yàn)的30萬(wàn)個(gè)焊點(diǎn)中只有2～3%的焊點(diǎn)有缺陷。合金鋼的焊接接頭，經(jīng)過(guò)焊后熱處理已達(dá)到210公斤/公厘2的強(qiáng)度，約為普通結(jié)構(gòu)鋼的2倍。因此，雖然航空工業(yè)建立初期，焊接僅用于次要結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在則許多重要結(jié)構(gòu)，如飛機(jī)機(jī)身和機(jī)翼的骨架和蒙皮，發(fā)動(dòng)機(jī)架，螺旋槳，炮架，油箱等等，也廣泛采用焊接了。

噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)更是大量使用焊接，絕大部分的連接都是焊接和釬接。有一種噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)焊點(diǎn)約3400個(gè)，定位焊點(diǎn)約4700個(gè)，滾焊140公尺，其他焊接17公尺。某些噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)已用到3萬(wàn)個(gè)點(diǎn)焊焊點(diǎn)和300公尺滾焊焊縫。近年來(lái)火箭和導(dǎo)彈更為焊接和釬接開(kāi)辟了新的天地，幾乎全部連接都是焊接和釬接，這就無(wú)怪乎蘇聯(lián)專(zhuān)家，技術(shù)科學(xué)博士A.阿洛夫曾說(shuō)過(guò)：“火箭和導(dǎo)彈的紀(jì)元，也就是焊接的新紀(jì)元”。

先鋒號(hào)火箭采用了焊接的輕金屬結(jié)構(gòu)。火箭機(jī)體縱縫全是保護(hù)氣體弧焊焊成的。液體燃料箱和氧化劑箱也全由點(diǎn)焊、滾焊和熔融焊焊成。美國(guó)焊接雜志1958年8月號(hào)也提到：導(dǎo)彈，火箭，噴氣飛機(jī)，原子能動(dòng)力廠，化工設(shè)備和其他數(shù)以千計(jì)的新產(chǎn)品，如果不采用焊接，幾乎是不可能制成的。

現(xiàn)在再看看焊接的生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性。一般手打鉚釘?shù)乃俣仁敲糠昼?個(gè)鉚釘，機(jī)壓鉚釘每分鐘9個(gè)，點(diǎn)焊則是每分鐘33個(gè)焊點(diǎn)。手工電弧焊和氣焊每小時(shí)能焊接約10公尺的焊縫；自動(dòng)電弧焊和滾焊則是每小時(shí)焊接幾十公尺到一百幾十公尺焊縫。

以上雖僅是概括敘述，我們?nèi)圆浑y明了為什么在短短的幾十年中，焊接和航空工業(yè)同樣取得了巨大的發(fā)展和成就。

應(yīng)該指出，同其他工藝方法比較起來(lái)，焊接還很年青，航空裝備的要求又特別嚴(yán)格，所以焊接在航空工業(yè)中盡管已廣泛地大量使用，但確實(shí)還沒(méi)有達(dá)到可以和應(yīng)該達(dá)到的地步。尤其是在人類(lèi)進(jìn)入星際航行的時(shí)代，飛行器必然要遇到許多新的問(wèn)題，有更多的特殊材料被應(yīng)用著。就以目前而論，過(guò)去工業(yè)上幾乎很少采用的鈦、鉬、鋯、鈮等及其合金，陶瓷和陶瓷合金，燒結(jié)鋁等等，隨著火箭，導(dǎo)彈，原子能發(fā)動(dòng)機(jī)的問(wèn)世而日益廣泛應(yīng)用，這些新的材料的焊接還存在著不少問(wèn)題，通常的焊接方法不能滿(mǎn)足需要。許多高溫釬接問(wèn)題也是目前各國(guó)全力尋求解決的課題。由此可見(jiàn)，擺在航空焊接工程師和科學(xué)家面前的責(zé)任是多么重大，而他們又有著多么廣闊的天地來(lái)施展自己的才能，為建設(shè)祖國(guó)的偉大航空事業(yè)服務(wù)。