生产管理文件集合-铝合金焊接工艺技术展望（DOC 8页）
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《生产管理文件集合-铝合金焊接工艺技术展望（DOC 8页）》是关于采矿冶金行业相关企业安全管理制度相关内容，适用于采矿冶金行业相关企业。
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铝合金焊接工艺技术展望
摘要 简要回顾了航天工业铝合金焊接技术的发展，并对国内外铝合
金在航天器上的应用情况进行了综述和分析。介绍了铝合金焊接技术
的最新发展和应用前景，其中包括变极性等离子焊、局部真空电子束
焊、气脉冲焊接技术、搅拌摩擦焊、焊接修复技术以及焊接工艺裕度
和焊接结构安全评定技术。
关键词 铝合金，焊接，航天。
Prospects for Welding Technology of Aluminum Alloy
in Aerospace Industry in 21st Century
Liu Zhihua Zhao Bing Zhao Qing
(Beijing Institute of Material and Technology,Beijing ,100076)
Abstract The development of welding technology of aluminum
alloy in aerospace industry is reviewed and the application of
aluminum alloy in spacecrafts is summarized and analysed in
this paper. The uptodate development and application
prospect of welding technologies of aluminum alloy are
introduced. These welding technologies include variable
polarity plasma welding, local vacuum electronic beam welding,
air pulse welding, stirring friction welding, welding reparing
technique, and the evaluation techniques of welding
technological margin and welded construction safety.
Key Words Aluminum alloy, Welding, Aerospace.
1 前 言
铝合金不但具有高的比强度、比模量、断裂韧度、疲劳强度和耐
腐蚀稳定性，同时还具有良好的成形工艺性和良好的焊接性，因此成
为在航天工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料。
例如，铝合金是运载火箭及各种航天器的主要结构材料。美国的
阿波罗飞船的指挥舱、登月舱，航天飞机氢氧推进剂贮箱、乘务员舱
等也都采用了铝合金作为结构材料。我国研制的各种大型运载火箭亦
广泛选用了铝合金作为主要结构材料。
航天工业铝合金焊接技术的发展和应用与材料的发展有着密切的
联系，本文将简要回顾航天工业铝合金焊接技术的发展并介绍几种极
有应用前景的铝合金焊接工艺技术。
2 铝合金焊接技术的发展
2.1 LD10CS 铝合金焊接回顾
早期的一些导弹和远程运载火箭的推进剂贮箱结构材料主要采用
AlMg 系列合金，特别是退火和半冷作硬化状态的 LF3、LF6 防锈铝
的应用最为普遍。这两种铝合金都具有优良的焊接性能［1］。
随着航天技术的发展，运载火箭的推进剂贮箱结构材料，从使用
非热处理强化的防锈铝，转变到使用可热处理强化的高强度铝合金。
LD10CS 合金已在多种大型运载火箭和固体导弹上获得成功的应用。
由于它的超低温性能较好，因此在三子级的液氢、液氧推进剂贮箱上
也获得了应用。
需要指出的是 LD10 合金的焊接性能较差，焊接时形成热裂纹的倾
向较大，对焊接过程中的各种因素也比较敏感，焊接接头的断裂韧度
较低，特别是当焊缝部位存在焊接缺陷时，液压强度试验时试验件经
常发生低压爆破。
20 世纪 70 年代，在研制 LD10 合金火箭推进剂贮箱初期，在焊接
工艺方面曾遇到了极大的困难。在“三结合”攻关中发明的“两面三层
焊”工艺（正面打底、盖面，背面清根封焊）使焊接接头性能达到了
设计要求。在 LD10 焊接生产实践中总结得出：如果焊接接头区的延
伸率不小于 3%，则焊接接头的塑性可以满足使用要求。在此后的许
多年中，一直以“延伸率不小于 3%”作为一个重要的验收指标。
几十年来，焊接工艺主要是氩弧焊（TIG），包括手工氩弧焊和自
动氩弧焊。从焊接工艺方面看，为了减少焊接结构的焊接残余应力和
变形，通常在焊接工艺选择上都尽量减少焊接热输入量。特别是对于
热处理强化铝合金，由于焊接热过程的作用，在焊接热影响区存在软
化区，塑性较好，强度较低。焊接接头强度系数为 0.5～0.7。
为什么 LD10CS 贮箱采用两面三层焊工艺？理论分析和实践结果
表明，若不采用此焊接方法，就会造成 LD10CS 铝合金焊接接头塑性
较差，且焊缝背面焊趾处易出现裂纹。两面三层焊时，清根和封底焊
可消除此种裂纹。同时由于热输入量较大，热影响区发生不同程度的
摘要 简要回顾了航天工业铝合金焊接技术的发展，并对国内外铝合
金在航天器上的应用情况进行了综述和分析。介绍了铝合金焊接技术
的最新发展和应用前景，其中包括变极性等离子焊、局部真空电子束
焊、气脉冲焊接技术、搅拌摩擦焊、焊接修复技术以及焊接工艺裕度
和焊接结构安全评定技术。
关键词 铝合金，焊接，航天。
Prospects for Welding Technology of Aluminum Alloy
in Aerospace Industry in 21st Century
Liu Zhihua Zhao Bing Zhao Qing
(Beijing Institute of Material and Technology,Beijing ,100076)
Abstract The development of welding technology of aluminum
alloy in aerospace industry is reviewed and the application of
aluminum alloy in spacecrafts is summarized and analysed in
this paper. The uptodate development and application
prospect of welding technologies of aluminum alloy are
introduced. These welding technologies include variable
polarity plasma welding, local vacuum electronic beam welding,
air pulse welding, stirring friction welding, welding reparing
technique, and the evaluation techniques of welding
technological margin and welded construction safety.
Key Words Aluminum alloy, Welding, Aerospace.
1 前 言
铝合金不但具有高的比强度、比模量、断裂韧度、疲劳强度和耐
腐蚀稳定性，同时还具有良好的成形工艺性和良好的焊接性，因此成
为在航天工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料。
例如，铝合金是运载火箭及各种航天器的主要结构材料。美国的
阿波罗飞船的指挥舱、登月舱，航天飞机氢氧推进剂贮箱、乘务员舱
等也都采用了铝合金作为结构材料。我国研制的各种大型运载火箭亦
广泛选用了铝合金作为主要结构材料。
航天工业铝合金焊接技术的发展和应用与材料的发展有着密切的
联系，本文将简要回顾航天工业铝合金焊接技术的发展并介绍几种极
有应用前景的铝合金焊接工艺技术。
2 铝合金焊接技术的发展
2.1 LD10CS 铝合金焊接回顾
早期的一些导弹和远程运载火箭的推进剂贮箱结构材料主要采用
AlMg 系列合金，特别是退火和半冷作硬化状态的 LF3、LF6 防锈铝
的应用最为普遍。这两种铝合金都具有优良的焊接性能［1］。
随着航天技术的发展，运载火箭的推进剂贮箱结构材料，从使用
非热处理强化的防锈铝，转变到使用可热处理强化的高强度铝合金。
LD10CS 合金已在多种大型运载火箭和固体导弹上获得成功的应用。
由于它的超低温性能较好，因此在三子级的液氢、液氧推进剂贮箱上
也获得了应用。
需要指出的是 LD10 合金的焊接性能较差，焊接时形成热裂纹的倾
向较大，对焊接过程中的各种因素也比较敏感，焊接接头的断裂韧度
较低，特别是当焊缝部位存在焊接缺陷时，液压强度试验时试验件经
常发生低压爆破。
20 世纪 70 年代，在研制 LD10 合金火箭推进剂贮箱初期，在焊接
工艺方面曾遇到了极大的困难。在“三结合”攻关中发明的“两面三层
焊”工艺（正面打底、盖面，背面清根封焊）使焊接接头性能达到了
设计要求。在 LD10 焊接生产实践中总结得出：如果焊接接头区的延
伸率不小于 3%，则焊接接头的塑性可以满足使用要求。在此后的许
多年中，一直以“延伸率不小于 3%”作为一个重要的验收指标。
几十年来，焊接工艺主要是氩弧焊（TIG），包括手工氩弧焊和自
动氩弧焊。从焊接工艺方面看，为了减少焊接结构的焊接残余应力和
变形，通常在焊接工艺选择上都尽量减少焊接热输入量。特别是对于
热处理强化铝合金，由于焊接热过程的作用，在焊接热影响区存在软
化区，塑性较好，强度较低。焊接接头强度系数为 0.5～0.7。
为什么 LD10CS 贮箱采用两面三层焊工艺？理论分析和实践结果
表明，若不采用此焊接方法，就会造成 LD10CS 铝合金焊接接头塑性
较差，且焊缝背面焊趾处易出现裂纹。两面三层焊时，清根和封底焊
可消除此种裂纹。同时由于热输入量较大，热影响区发生不同程度的
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