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太空焊接的困難有哪些
發布時間:2019-06-04
在太空地球對物體的引力為0或接近于0(視不同高度而定),而且由于物體質量分布不均,物體會繞著他的質心旋轉。微重力(物體所在太空的重力加速度與物體在地面的重力加速度之比)對焊接有非常大的影響。
首先,材料的液相、氣相,或液、氣、固多相的物理過程發生了改變,重力引起的對流完全或部分中止;熱毛細核化學對流作用明顯增強;沒有相分離引起的密度變化現象;表面張力和黏著力增強;熱和質交換方式發生改變,其傳熱主要靠傳導和擴散。

其次,是嚴重影響焊接操作。在微重力下,人的焊接操作與地面上的焊接操作有極大不同。在很多情況下,人的方向感喪失,操作和結果的反饋混亂;力桿變得很復雜,特別是當操作需要其運動有精確導向時,這些不同尤為明顯。因此,手工操作這種影響特別大,盡量考慮使用自動焊。
高真空

當太空構件在250~500km高空時,其真空鍍約為0.05Pa。在地面釬焊或電子束焊時,真空室內也能達到這個真空度。在太空焊接時,采用氣體和蒸汽的方法是很困難的。
溫差大
由于陽光的照射,太空構件在繞地球飛行時,每一圈要穿越兩次“亮-暗”區域。在亮區,被太陽加熱到450K,而在暗區,表面溫度降到150~160K。這會使切割和焊接工藝變得很復雜,同時也給操作者帶來許多困難。

其他因素
由于存在高濃度原子狀態的氧,材料的腐蝕速度增加。由于紫外線的照射,被照面的氧化過程加速。地球的電子和質子輻射帶對材料和焊接接頭有影響。自然和人工的粒子對材料和焊接接頭有影響等等。
值得注意的是:高真空的太空有“冷焊”或叫“接觸焊”現象。這對太空焊接是好事,不費吹灰之力就可將兩個相同材質物體焊在一起;但對于太空設施的安裝、運行是不利的,要做好預防措施。

在外太空的設施增多并且其壽命也長,比如空間站要求壽命超過25年。組裝和維修都需要焊接,各國多在研究好的焊接方法。美國現在是趨向于采用激光,因為美國的激光研究是領先的,它主攻并設想采用激光的方法來進行焊接。日本也是航天強國之一,它在研究采用電弧焊的方法進行太空焊接,主要指氣體保護焊,他把鎢極打個孔,是一種空心鎢極的氬弧焊方法。我們國家太空焊接技術的研究起步較晚,就連我國的空間站建設用的是烏克蘭巴頓太空焊接設備進行組裝。
 
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