焊接可以是加热或加压或两者并用，使用填充材料使焊接部件原子间结合的加工方法。焊接技术在空空导弹弹体制造技术中占有重要地位。目前，空空导弹弹体的关键部件大部分包括动力部件壳体、各舱口壳体、舵面、翼面等，通过焊接组合而成。先进焊接技术的采用还使以前认为无法加工的焊接结构和难以接近的焊接部位实现了可靠的焊接，这对新一代先进空腔导弹的研制起到了重要的促进作用。毫不夸张地说，没有先进的焊接技术，就没有现代空空导弹弹体结构的发展。

空导弹弹体的焊接特征

1、焊接质量要求严格

飞行中的空空导弹弹体不仅受到较大的纵向和横向过载，动力部件壳体还必须承受高速气流冲击和火药燃烧时的高温高压恶劣环境，因此对焊接接头质量、焊接接头力学性能等技术指标提出了较高要求。因此，设计一般选择国军标识、航天系统标准作为焊缝探伤和接头质量验收的依据，焊缝大部分定为Ⅰ级要求。

2、难以确保尺寸精度

空空导弹弹体大部分为筒形薄壁细长结构物，设计对其圆形度、直线度、鼓动量提出了较高要求。然而，由于其筒壁薄、刚性差、易变形，且由多个部件如某舱口壳体构成，60多个部件采用多种焊接方法组合成一个，不仅焊接变形难以控制，而且各部件之间的相对位置精度也难以保证。

3、材料焊接性差

为了减轻重量和增加射程，设计中使用的材料大部分为高强度合金钢、马氏体沉淀硬化不锈钢、高强度钛合金、高强度铝合金等高强度比材料。一般来说，在钢制部件中，材料的强度越高，焊接性越差，但由于高强度钛合金、高强度铝合金等非铁金属容易产生气孔、裂纹等缺陷，因此更难以焊接高品质的焊道。

一真空电子束焊接

1.1焊接原理

真空电子束焊接是在利用空间取向高速运动的电子束与工件表面碰撞后，将动能的一部分转换为热能，使焊接的金属熔融、冷凝、结晶而形成焊道的电子束焊接，其原理如图1所示。

焊接时，电子枪的阴极通电被加热到高温释放出大量的电子，阴极表面形成密集的电子云，这些热电子在强电场的作用下加速到高速度，高速运动的电子聚焦极经过阳极静电场作用和聚焦透镜的电磁场作用而聚集成高能量密度的电子束在工件的冲击点散射、阻止材料晶格电子，当原子碰撞时，其动能变为晶格振动能即热能，从而使工件熔融形成焊接。

1.2技术特征

与其它熔融焊接方法相比，电子束焊接具有以下特点：

（1）电子束能量密度高，束流直径小，可形成深窄的贯通性焊道，无坡口可一次焊成300mm厚的金属，焊道深度比可达50∶1，这是其他焊接方法无法达到的。

（2）焊接热影响区小，焊接变形小，即使用于精加工零件的最终焊接，也能保证足够高的精度。

（3）现代电子束焊机通过CNC控制电子束偏移，实现复杂焊缝自动焊接，可焊接在一般焊接方法难以接近的部位。

（4）由于在真空状态下实施焊接，所以特别适用于钛或钛合金等活性物质的焊接。

（5）由于电子束焊接不能进行焊丝焊接，所以现在不能进行电子束焊接，在仅适应对接焊接的情况下，需要追加焊丝的角焊。叠焊质量也不理想。一般情况下你要尽量避免。

1.3焊接设备

电子束焊机根据真空状态可分为真空型、局部真空型、非真空型三种，根据电子枪加速电压的高低可分为高压型（60~150kV）、中压型（40~60kV）和低压型（40V）三种。

真空电子束焊机主要由真空系统、NC轴控制系统及电子枪系统组成。真空系统提供电子枪及焊接室所需的真空环境，NC轴控制系统提供焊接时所需的机械运动轴和控制电子枪电子束的电子轴，电子枪是真空电子束焊机的核心部件，用于发射电子产生电子束。此外，有供电系统、观察、测量、对中系统、电气控制系统、工作台、辅助装置等多个大部分。

1.4焊接工艺

电子束焊接工艺参数主要包括加速电压（kV）、聚焦电流（mA）、电子束流（mA）、焊接速度（mm/s）和工作室真空度等。由于焊接时不能施加焊丝，所以容易在焊道上产生凹陷、边缘、电弧坑等焊接缺陷。焊接工艺包括接头的型式选择与接缝制造、焊前整理、工件消磁、工件设计、工件夹具与装配、焊机对准校正、焊接参数调整、工件焊接与检验等。

二、真空扩散焊接

2.1焊接原理

扩散焊接技术由前苏联卡杰科夫于1957年发明，是一种通过界面原子间的相互扩散实现键合的精密连接方法。真空扩散连接是指在一定温度和压力条件下，使焊接在真空环境中的工件表面相互接触，通过微塑性变形紧密结合，界面原子经过一定时间的相互扩散，形成整体接头的固体焊接方法。

焊接时，将两个或多个焊接件置于真空中一起压缩，加热至母材熔点以下的某一温度，对其施加压力，使其表面氧化膜破碎，使塑性变形与高温蠕变密接在表面微观突起上，使界面原子间扩散界面间的结合活化而出现在一些微区域。再经过一定时间的保温，这些区域进一步通过原子相互扩散继续扩大。当整个连接界面形成金属键时，完成扩散连接过程。实际上，金属表面被精密加工，其平均偏差也达到0.8×10-4~1.6×10〜4cm，实现金属结合距离1.0×10-8~5×由于在10-8cm以内，零压力时实际接触点仅为表面积的百万分之一，加上一般压力仅为1%左右，其余表面积间隙在原子引力范围之外，即使接触点形成金属键，结合力也极小。除了接触面的凹凸之外，还有气体吸附层、氧化层、变形层等，在扩散连接时可以使用一定的方法克服这些主阻挡层。

2.2焊接特征

与其它焊接方法相比，真空扩散焊具有以下特点：

（1）同种金属的接合部可以接近母材，可以得到相同的物理、化学、机械特性。

（2）接头无铸造组织、脆性区、裂纹等缺陷，工艺易于控制，批量生产质量稳定。

（3）真空扩散连接可与真空热处理结合进行，许多接头可一次性焊接成功。

（4）工件变形小，尺寸精密高，可完成大面积扩散连接。

（5）能够焊接在一般的焊接方法中难以焊接的高熔点金属、陶瓷材料及耐热合金。

2.3焊接工艺

真空扩散焊接工艺参数包括加热温度、焊接时施加在部件上的压力、在焊接温度下保持的时间及真空度等，其中前3位也是扩散焊接的必要条件。

（1）温度。温度是扩散连接最重要的工艺参数。在一定温度范围内，温度越高，扩散速度越快，结合强度也越高。但是，当达到一定的数值时，提高温度时晶粒变大，因此接头的质量反而降低。受材料物理性能、工件表面状态、设备等因素的限制，许多适合金属与合金扩散连接的加热温度一般为0.6~0.8母材的熔点。TC4钛合金通常选择920-930℃。

（2）压力。主要作用是在结合面的微突起部分产生塑性变形，达到密合的同时，促进扩散，加速再结晶过程。一般增加压力可提高强度，但过度变形，同时可增加成本，从经济角度应选择较低压力，钛合金通常选择1.0~2.0MPa。

（3）时间。在焊接温度下保持的时间应保证扩散过程全部完成，达到所需的结合强度。时间太短，接头未达到与母材相同的程度，高温、高压持续时间过长，质量不能进一步提高，反而要加大晶粒，形成脆性化合物的接合处，控制保温时间控制脆性层的生成。保温时间与温度、压力密切相关，在温度高时或压力大时，可缩短时间。在一定的温度和压力下，焊接时间可以在很宽的范围内变化。为了提高生产率，在保证强度的条件下，时间越短越好。TC4钛合金通常选择60~90min。

真空扩散焊的工艺包括工件的表面制造、组装和组装炉、真空扩散焊和冷却后的出炉检查等。其中，表面的制造和组装质量与其他焊接方法相比，要求特别严格，保证待焊表面可靠的金属间接触是决定焊接质量的充分条件，必须保证待焊金属的表面粗糙度、平面度的要求包括待焊金属表面的氧化物、必须除去污染物，其残留物在焊接时应能完全破坏、分解，以保证待焊接金属界面空隙的扩散。由于设备有限，委托外部机组采用真空扩散焊接方法加工的某型号TC4钛合金翼面类中空焊接件已初步成功，其焊接质量和尺寸精度优于电阻焊同类件。