焊接是現代制造業中被廣泛采用的一項工藝，具有速度快、密封性好等優點，在航天、船舶和汽車制造中大顯身手。那么，飛機在制造過程中能否也采用焊接工藝？答案是否定的。主要原因有如下幾個方面：

    ▌ 首先是飛機的制造材料造成的

    在波音787和空客A350XWB問世前，現代飛機的主要制造材料是鋁合金。這種材料有一個突出的特點——焊接性能極差。采用傳統的焊接方式焊接后，焊接區域局部有應力集中，使得金屬變脆，而且易產生砂眼、氣泡、微裂紋等缺陷，使得結構在這些位置的性能低于非焊接區。這在飛機制造中是不能接受的。

    雖然現在也有一些特殊的焊接工藝，比如攪拌摩擦焊接和激光焊接，但相關技術過于復雜，而且難以保證工藝穩定性。對于同一種材料來說，越薄越不容易焊接。飛機蒙皮厚度一般只有2毫米左右，即便能夠焊接，難度也會很大，非一般操作人員能夠勝任，不利于飛機批量生產。

    波音787和空客A350XWB機體以復合材料為主，這些復合材料是多種單一材料通過復合的方法，再經過特殊工藝制成的，焊接的難度比鋁合金還要大，制造商幾乎不使用焊接。

    ▌ 其次是飛機的工作特性造成的

    飛機在高空高速飛行時，機身蒙皮承受的是拉力。發動機在工作時存在振動，同時飛機自身也會產生振動。飛機在每個航班中經歷的各種力都是不斷變化的，會存在疲勞問題。而拉力、振動和疲勞，都是引起焊接性能退化的主要原因。

    飛機在這樣的環境中長時間工作，就可能在焊接處萌生細小裂紋。更可怕的是，接下來裂紋會沿著焊縫一直擴大，甚至導致飛機在空中解體，發生機毀人亡的慘劇。而鉚接和螺接具有很好的抗振動、抗疲勞等特點，而且由于有連接孔的存在，天然地具有抗裂紋繼續擴大的能力。

    ▌ 最后是飛機的使用特性造成的

    飛機的使用壽命一般都在20年以上，機體內有很多復雜而精密的儀器，在長時間使用過程中，各種器件都有可能出現不同程度的損壞，采用鉚接便于維修和更換。如果采用焊接的話，飛機的蒙皮就要全部進行更換，這樣會增加維修費用和單次維修難度。即便不發生任何設備故障，也需要定期對飛機進行檢查和維護，包括需要把連接的部位拆開進行檢查和維護。焊接是一種不可拆卸連接，一旦拆開，結構就被破壞了。

    那么，為什么飛機制造主要采用鉚接，而航空器、造船則基本用焊接？

    焊接具有速度快、密封性好等優點，在航天、船舶和汽車制造中大顯身手。鉚接和焊接都是現在制造業被廣泛采用的一項工藝 ，鉚接具有連接變形小，對連接環境要求低，適合薄件連接等特點

    主要考慮三個方面，材料特性、工作環境和使用壽命。

    材料特性，為保證飛機的重量輕體積大的要求，在波音787和空客A350XWB問世前，現代飛機的主要制造材料是鋁合金。這種材料有一個突出的特點——焊接性能極差。采用傳統的焊接方式焊接后，焊接區域局部有應力集中，使得金屬變脆，而且易產生砂眼、氣泡、微裂紋等缺陷，使得結構在這些位置的性能低于非焊接區。這在飛機制造中是不能接受的。

    雖然現在也有一些特殊的焊接工藝，比如攪拌摩擦焊接和激光焊接，但相關技術過于復雜，而且難以保證工藝穩定性。對于同一種材料來說，越薄越不容易焊接。飛機蒙皮厚度一般只有2毫米左右，即便能夠焊接，難度也會很大，非一般操作人員能夠勝任，不利于飛機批量生產。

    波音787和空客A350XWB機體以復合材料為主，這些復合材料是多種單一材料通過復合的方法，再經過特殊工藝制成的，焊接的難度比鋁合金還要大，制造商幾乎不使用焊接。

    工作環境，飛機在高空高速飛行時，機身蒙皮承受的是拉力。發動機在工作時存在振動，同時飛機自身也會產生振動。飛機在每個航班中經歷的各種力都是不斷變化的，會存在疲勞問題。而拉力、振動和疲勞，都是引起焊接性能退化的主要原因。

    飛機在這樣的環境中長時間工作，就可能在焊接處萌生細小裂紋。更可怕的是，接下來裂紋會沿著焊縫一直擴大，甚至導致飛機在空中解體，發生機毀人亡的慘劇。而鉚接和螺接具有很好的抗振動、抗疲勞等特點，而且由于有連接孔的存在，天然地具有抗裂紋繼續擴大的能力。

    而航空器主要考慮的是密封性，進入宇宙中在真空的環境下不必須考慮大氣層的摩擦力，連聲音也很難傳遞，共振也是不必考慮的范疇。

    使用壽命要求，飛機的使用壽命一般都在20年以上，機體內有很多復雜而精密的儀器，在長時間使用過程中，各種器件都有可能出現不同程度的損壞，采用鉚接便于維修和更換。如果采用焊接的話，飛機的蒙皮就要全部進行更換，這樣會增加維修費用和單次維修難度。即便不發生任何設備故障，也需要定期對飛機進行檢查和維護，包括需要把連接的部位拆開進行檢查和維護。焊接是一種不可拆卸連接，一旦拆開，結構就被破壞了。

    而航天飛行器多數回收利用幾次就廢棄了，所以不必過多的考慮使用壽命和原件更換，所以才有更快更方便的焊接就可以理解了。

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責任編輯：殷鵬飛

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