本书系统地介绍了航空航天领域主要焊接结构所使用的轻量化焊接方法与基础理论。全书共12章，从方法、理论、实践出发，系统地阐述飞行器结构精密焊接的知识架构体系和实际生产情况。焊接方法包括激光焊接、电子束焊接、搅拌摩擦焊、钎焊及扩散连接等，详细地讲述不同焊接方法的基础理论：激光与材料的相互作用、电子束穿透金属的行为、搅拌摩擦焊的强烈塑性变形行为、钎焊及扩散连接冶金行为等。同时讲述焊接接头的主要形式、焊接结构中的应力与变形、焊接缺陷及评价方法和疲劳强度，并且有大量最新的飞行器实际焊接案例分析，理论联系实际，全面深入细致地阐述飞行器精密焊接技术。
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第一篇 基于飞行器结构整体化制造的精密焊接方法
第1章 激光焊接技术 1
1.1 激光与材料的相互作用 1
1.1.1 材料对激光的吸收与被加热 2
1.1.2 激光作用下材料的熔化 4
1.1.3 激光作用下材料的气化 5
1.1.4 激光诱导等离子体及其效应 6
1.2 激光焊接工艺 6
1.2.1 激光焊接的原理及分类 6
1.2.2 激光焊接的特点及应用 8
1.2.3 激光焊接的影响因素 9
1.3 先进激光焊接技术 15
1.3.1 激光填丝焊接技术 15
1.3.2 激光-电弧复合焊接技术 17
1.3.3 激光钎焊 19
1.3.4 双激光束双侧同步焊接技术 21
1.3.5 窄间隙激光焊接 22
1.3.6 激光远程焊接 24
1.4 激光焊接系统 25
1.4.1 激光器 25
1.4.2 光束传输与聚焦系统 27
1.4.3 运动轨迹控制与操作系统 27
复习思考题 27
第2章 电子束焊接技术 29
2.1 电子束的产生及特点 29
2.1.1 电子束的产生 29
2.1.2 电子束的特点 32
2.2 电子束穿透金属的行为 34
2.3 电子束焊接的特点、分类及应用 36
2.3.1 电子束焊接的特点 36
2.3.2 电子束焊接的分类及应用 37
2.4 电子束焊接的工艺 38
2.5 不同材料的电子束焊接 42
2.5.1 常规金属材料的电子束焊接 42
2.5.2 异种材料的电子束焊接 46
复习思考题 47
第3章 搅拌摩擦焊技术 48
3.1 搅拌摩擦焊原理 48
3.2 搅拌摩擦焊特点 50
3.3 搅拌摩擦焊接头形式和装配精度 51
3.4 搅拌摩擦焊设备部件 52
3.5 搅拌摩擦焊的缺陷 54
3.5.1 表面缺陷 54
3.5.2 内部缺陷 56
3.6 影响焊接接头性能的工艺参数 60
3.6.1 焊接速度 60
3.6.2 焊接压力 60
3.6.3 焊接线能量 61
3.6.4 焊接扭矩和焊接能量 61
3.7 搅拌摩擦点焊 62
3.7.1 搅拌摩擦点焊基本原理 62
3.7.2 搅拌摩擦点焊的特点 64
3.8 摩擦塞补焊 65
复习思考题 66
第4章 钎焊及扩散连接技术 68
4.1 钎焊 68
4.1.1 钎焊接头的形成 68
4.1.2 钎焊方法 71
4.1.3 钎料 77
4.1.4 钎剂 78
4.1.5 钎焊接头设计及钎焊工艺 79
4.2 扩散连接 82
4.2.1 扩散连接的分类 82
4.2.2 扩散连接的特点 83
4.2.3 扩散连接原理及过程 85
4.2.4 扩散连接机制 87
4.2.5 扩散连接工艺 90
复习思考题 93
第二篇 飞行器轻量化精密焊接结构强度的基本理论
第5章 飞行器结构件的焊接接头形式 94
5.1 焊接接头的基本特性 94
5.1.1 焊接接头的基本概念 94
5.1.2 焊接接头的接头形式 95
5.2 焊接接头的非均质特性 97
5.2.1 焊缝金属的力学性能 97
5.2.2 低强度焊缝金属接头的力学性能 98
5.3 薄壁结构的焊接接头工作应力的分布与承载能力 99
5.3.1 焊缝性质与应力集中的概念 99
5.3.2 熔化焊焊接接头的工作应力分布 100
5.4 静载荷条件下轻合金焊缝强度的设计 103
5.4.1 静载强度计算的使用范围与设计特点 103
5.4.2 强度计算的基本公式 103
5.4.3 熔化焊焊接接头的静载强度计算 104
复习思考题 106
第6章 轻合金焊接结构中的应力与变形 107
6.1 内应力的产生 107
6.1.1 内应力及其产生的原因 107
6.1.2 焊接内应力的种类和产生 108
6.2 焊接应力与变形的形成过程 110
6.3 焊接残余应力 112
6.3.1 焊接残余应力的分布 112
6.3.2 焊接残余应力对焊接结构性能的影响 115
6.4 焊接残余变形 120
6.4.1 纵向收缩变形 121
6.4.2 横向收缩变形 122
6.5 焊接残余应力与变形的测量和调控 124
6.5.1 焊接过程中应变、位移及焊接变形的测量 124
6.5.2 焊接残余应力的测量 124
6.5.3 焊接残余应力与变形的调整与控制 126
复习思考题 128
第7章 轻合金焊接结构的焊接缺陷及评价方法 129
7.1 常见焊接缺陷的类型及危害 129
7.1.1 焊接裂纹 130
7.1.2 焊接孔穴 133
7.1.3 固体夹杂 135
7.1.4 未熔合及未焊透 136
7.2 焊接缺陷的检测与评价方法 136
7.2.1 射线探伤 137
7.2.2 超声波探伤 138
7.3 焊接质量控制与检验 141
7.3.1 焊接前质量控制 141
7.3.2 焊接过程质量控制 143
7.3.3 焊后质量控制的检验 145
复习思考题 145
第8章 轻合金焊接结构的疲劳强度 146
8.1 材料及结构疲劳失效的特征 147
8.2 疲劳试验及疲劳图 149
8.3 焊接接头的疲劳强度计算标准 150
8.4 影响焊接结构疲劳强度的因素 152
8.5 焊接结构疲劳设计及提高疲劳强度的措施 152
8.5.1 提高疲劳强度的措施 152
8.5.2 提高焊接接头及结构疲劳强度的后处理方法 154
8.6 疲劳裂纹扩展的定量描述及寿命计算 154
8.6.1 疲劳裂纹的形成 154
8.6.2 裂纹扩展率 155
8.6.3 疲劳循环特性R对da/dN与ΔK的关系的影响 156
8.6.4 焊接接头的应变疲劳 157
复习思考题 159
第三篇 飞行器结构件精密焊接的案例分析
第9章 客机机身壁板及火箭贮箱铝合金激光焊接应用 160
9.1 大型客机机身壁板制造工艺应用现状 160
9.1.1 大型客机机身壁板制造背景 160
9.1.2 高性能铝合金在飞机结构中的使用 161
9.1.3 机身壁板连接工艺的变革 162
9.2 机身壁板T形接头DLBSW特征 164
9.2.1 机身壁板T形接头DLBSW焊缝质量要求 164
9.2.2 机身壁板T形接头DLBSW工艺特征 165
9.2.3 机身壁板T形接头DLBSW力学性能 166
9.3 机身壁板T形接头DLBSW有限元求解与应力控制 168
9.3.1 蒙皮桁条模拟段求解模型及网格模型 169
9.3.2 焊接顺序对模拟段残余应力和变形的影响 170
9.3.3 焊接方向对模拟段变形的影响 170
第10章 航空发动机典型零件电子束焊接应用 173
10.1 TC4钛合金压气机静子组件电子束焊接工艺研究 174
10.1.1 电子束焊接试验 174
10.1.2 静子组件电子束焊接模拟 175
10.1.3 静子组件电子束焊接工艺设计与变形控制 177
10.2 异种材料真空电子束焊接技术研究 178
10.2.1 高压涡轮静止密封圈焊接工艺研究 178
10.2.2 轴类零件焊接接头微观组织与力学性能 180
10.2.3 Ti2AlNb合金与TC4合金异种金属电子束焊接 182
10.3 TC4钛合金辐板机匣裂纹修复工艺研究 186
10.3.1 电子束换段修复工艺 186
10.3.2 基体裂纹补片修复工艺 187
第11章 火箭推进剂贮箱搅拌摩擦焊技术的应用 189
11.1 搅拌摩擦焊贮箱特点及要求 189
11.1.1 搅拌摩擦焊贮箱结构特点 189
11.1.2 焊缝分类 189
11.1.3 结构焊缝承载分析和几何完整性要求 190
11.2 国外贮箱结构搅拌摩擦焊应用 191
11.3 国内贮箱结构搅拌摩擦焊应用 194
第12章 航空航天轻合金钎焊应用实例 198
12.1 铝及铝合金的钎焊应用 198
12.2 钛合金结构的钎焊 200
12.3 导管接头的安装式感应焊接 202
12.4 航空发动机涡轮叶片的钎焊 203
12.5 铝合金雷达平板缝阵天线的钎焊 205
12.6 铝合金航空燃油-液体热交换器的钎焊 206
参考文献 208
京公网安备 11010102004214号