編者語：kongjiandianzishuhanjiejishuzuoweiyizhongkongjianhanjiejishudeyoushi，yijingchengweilehangkongzhuanjiamendeyanjiuredian，muqian，shijiegezhuyaohangtiandaguojunkaizhanlekongjiandianzishuhanjiejishudeyanjiu
，tongshi，kongjianhanjiezhuangzhi
、微重力下的焊縫形成機理以及空間焊接結構也將成為主要研發方向。

　　受shou運yun載zai火huo箭jian運yun載zai能neng力li的de限xian製zhi，要yao實shi現xian在zai軌gui進jin行xing組zu裝zhuang就jiu必bi須xu盡jin可ke能neng縮suo小xiao其qi體ti積ji和he質zhi量liang，典dian型xing的de空kong間jian站zhan模mo式shi均jun為wei桁heng架jia結jie構gou，材cai料liao通tong常chang選xuan用yong輕qing質zhi合he金jin，目mu前qian常chang用yong的de連lian接jie方fang式shi有you螺luo釘ding連lian接jie和he焊han接jie連lian接jie，而er采cai用yong焊han接jie結jie構gou能neng夠gou有you效xiao地di降jiang低di機ji構gou的de重zhong量liang，提ti升sheng構gou件jian的de整zheng體ti性xing。根gen據ju前qian蘇su聯lian的de經jing驗yan，一yi般ban均jun采cai取qu兩liang種zhong連lian接jie方fang式shi相xiang結jie合he的de桁heng架jia結jie構gou。

　　此外，長壽命航天飛行器在使用過程中，由於隕石和宇宙碎片的碰撞穿孔、太空射線輻射、空間溫度急劇變化以及空間材料本身的故障
，空間飛行器的飛行超過2000個晝夜就需要維修。隨著飛行器飛行時間的增長和規模的不斷擴大，故障率必然提高，在軌維修（包括空間焊接、切割和噴塗）技術必將成為保障航天飛行器安全可靠使用必不可少的措施。

　　因yin此ci

，未wei來lai航hang天tian飛fei行xing器qi的de空kong間jian組zu裝zhuang和he在zai軌gui維wei修xiu均jun離li不bu開kai焊han接jie技ji術shu，發fa展zhan適shi用yong於yu空kong間jian環huan境jing的de焊han接jie技ji術shu顯xian得de尤you為wei必bi要yao。從cong國guo外wai多duo年nian的de研yan究jiu成cheng果guo可ke以yi看kan出chu
，電dian子zi束shu焊han接jie已yi成cheng為wei了le空kong間jian焊han接jie最zui主zhu要yao的de應ying用yong技ji術shu。

　　發展曆程

　　為了在未來空間站進行分離部件的組裝和維修
，前蘇聯、美國和日本早在20世紀60年代初期就對空間結構材料連接的方法進行了一係列的研究。

　　美國20世紀60年(nian)代(dai)研(yan)製(zhi)成(cheng)功(gong)的(de)宇(yu)宙(zhou)空(kong)間(jian)用(yong)電(dian)子(zi)束(shu)焊(han)機(ji)是(shi)為(wei)阿(e)波(bo)羅(luo)登(deng)月(yue)艙(cang)維(wei)修(xiu)而(er)設(she)計(ji)的(de)，這(zhe)是(shi)因(yin)為(wei)登(deng)月(yue)艙(cang)在(zai)月(yue)球(qiu)表(biao)麵(mian)著(zhe)陸(lu)時(shi)，如(ru)果(guo)因(yin)為(wei)衝(chong)擊(ji)力(li)過(guo)大(da)不(bu)慎(shen)將(jiang)起(qi)落(luo)支(zhi)架(jia)折(zhe)斷(duan)
，就(jiu)會(hui)無(wu)法(fa)起(qi)飛(fei)返(fan)回(hui)地(di)球(qiu)
，經(jing)過(guo)詳(xiang)細(xi)分(fen)析(xi)和(he)科(ke)學(xue)實(shi)驗(yan)，科(ke)學(xue)家(jia)們(men)證(zheng)明(ming)采(cai)用(yong)電(dian)子(zi)束(shu)焊(han)接(jie)是(shi)最(zui)理(li)想(xiang)的(de)方(fang)法(fa)。而(er)未(wei)來(lai)的(de)空(kong)間(jian)站(zhan)及(ji)太(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)站(zhan)長(chang)年(nian)累(lei)月(yue)地(di)在(zai)空(kong)間(jian)飛(fei)行(xing)，由(you)於(yu)麵(mian)積(ji)大(da)，難(nan)免(mian)受(shou)到(dao)隕(yun)石(shi)衝(chong)擊(ji)而(er)損(sun)壞(huai)，因(yin)此(ci)同(tong)樣(yang)需(xu)要(yao)用(yong)電(dian)子(zi)束(shu)焊(han)接(jie)技(ji)術(shu)進(jin)行(xing)修(xiu)補(bu)。

　　美國於1964年出版的《電子束焊接手冊》公gong布bu了le美mei國guo航hang空kong公gong司si哈ha密mi爾er頓dun分fen公gong司si和he美mei國guo空kong軍jun合he作zuo研yan究jiu空kong間jian用yong電dian子zi束shu焊han接jie裝zhuang置zhi的de消xiao息xi。此ci外wai美mei國guo通tong用yong電dian氣qi公gong司si和he西xi屋wu公gong司si也ye進jin行xing過guo類lei似si的de研yan究jiu。1973年美國發射的“天空實驗室一號”空間站曾試驗使用手持電子槍的方法，但此後未見到試驗結果。

人類首次空間焊接

　　日本於1990年也開始進行了在微重力條件下的焊接試驗
，其中包括電弧焊和電子束焊，並於1996年在深度為710m的礦井中進行了試驗。據報道，其電子束焊槍長度為370mm，電壓為18kV，束流為80mA
，但由於當時其航天技術落後，因此未進行空間焊接試驗。

　　1965年，前巴頓焊接研究所在“Ty-104”飛機上建立了飛行實驗室，利用飛機模擬失重環境
，同時在艙內建立了真空室，在此條件下進行了焊接試驗。1969年在“聯盟6號”飛船上進行了首次空間試驗，試驗使用了一種名為“Bупкан”的自動焊裝置，在空間微重力條件下同樣對弧焊、等離子焊和電子束焊進行比較，試驗表明與Ty-104飛機上試驗結果是一致的。通過上述篩選試驗，技術人員肯定了電子束方法是最適合太空條件的焊接方法，並於70年代初期研製了電子槍樣機。在近地軌道（距地麵250～500km），大氣壓力約為1.8×10-4～1.0×10-5Pa的環境下，電子束焊接方法具有相對簡單、高效的優勢，且可用於航天工業中所有的金屬和合金。

　　1974年，在加加林宇航員訓練中心（ЦПК）
，專zhuan家jia們men首shou次ci進jin行xing了le手shou工gong電dian子zi槍qiang模mo擬ni試shi驗yan
，其qi目mu的de是shi評ping估gu身shen著zhe宇yu航hang服fu的de操cao作zuo人ren員yuan進jin行xing手shou工gong焊han接jie和he切qie割ge操cao作zuo的de可ke能neng性xing，之zhi後hou又you進jin行xing了le多duo種zhong形xing式shi和he多duo次ci模mo擬ni試shi驗yan
，如ru在zai飛fei機ji上shang進jin行xing失shi重zhong模mo擬ni試shi驗yan
、水槽試驗和真空環境模擬試驗。最終在1984年7月17日，前蘇聯宇航員伊戈爾
、紮尼拜科夫和薩維茨卡婭在“禮炮7號”空間站的外太空采用“VHT”電子束焊接係統共同完成了人類首次太空焊接切割等作業。

　　隨著軍事大國之間競爭的加劇以及技術的保密性，後續報道較少。最新的相關報道是宇航員在國際空間站內所進行的釺焊試驗。

　　應用優勢

　　空間技術中所使用的各類火箭、衛星、飛船、星球車
、空間站以及太陽能電站等裝置，其結構件
、發動機以及相關的各種儀器的零部件質量必須極為可靠，能經受如強力振動、因日照變化引起的高低溫度交替衝擊、失重、宇宙射線輻射和在超高真空環境中工作等各種惡劣環境的考驗
，此外，這些零件還必須具有尺寸小、重量輕以及氣密性好等特點，因此，宇航零部件的結構設計
、材料選擇及加工工藝都必須嚴格要求。實踐證明
，電子束焊接技術可以滿足上述所有要求，這是由於電子束焊接技術具有以下特點：

　　1.電子束焊接能量密度很高(107W/cm2)
，對於任何材料包括高熔點鎢

、鉬等，其焊縫都能快速熔化。一般不用焊條，靠零件自身材料即可熔接而成。

　　2.電dian子zi束shu焊han接jie不bu僅jin能neng量liang密mi度du高gao
，而er且qie由you於yu其qi特te殊shu的de焊han接jie機ji理li，焊han接jie零ling件jian可ke以yi獲huo得de很hen大da的de焊han縫feng深shen寬kuan比bi，因yin而er零ling件jian變bian形xing小xiao。對dui於yu較jiao厚hou零ling件jian，采cai用yong100kW電子束焊機一次可焊透200mm厚的鋼材
，而采用普通焊接方法就需多次填充，還會造成零件較大變形。

　　3.焊接由兩種物理性質差異大(如熱傳導或熱容量)的材料所構成的零件時，兩種材料可同時瞬間熔化再快速凝固，能夠快速實現如銅與鋼、極薄的零件與厚零件等的焊接。

　　4.由於電子束可以聚得很細，偏轉方便, 可對難以達到的部位進行焊接
，因此非常適合於對特殊結構和特別精細的零件進行焊接。

　　5.能量密度高
，焊接速度快，熱影響區範圍很小，不會對臨近半導體器件或其它熱敏器件產生不良影響。

　　我wo國guo即ji將jiang建jian設she的de空kong間jian站zhan以yi及ji正zheng在zai規gui劃hua的de太tai陽yang能neng電dian站zhan都dou需xu要yao使shi用yong航hang天tian飛fei機ji或huo運yun載zai火huo箭jian將jiang其qi分fen成cheng小xiao塊kuai後hou再zai運yun送song到dao空kong間jian進jin行xing裝zhuang配pei
，如ru果guo采cai用yong鉚mao接jie和he螺luo栓shuan聯lian接jie就jiu會hui大da大da增zeng加jia結jie構gou重zhong量liang，采cai用yong電dian子zi束shu焊han接jie則ze無wu需xu焊han條tiao，不bu會hui額e外wai增zeng加jia結jie構gou重zhong量liang。在zai宇yu宙zhou空kong間jian采cai用yong電dian子zi束shu焊han接jie的de另ling一yi優you點dian是shi無wu需xu真zhen空kong係xi統tong
，大da大da簡jian化hua了le焊han接jie裝zhuang置zhi。與yu其qi他ta焊han接jie方fang法fa需xu要yao大da量liang的de輔fu助zhu裝zhuang置zhi相xiang比bi，電dian子zi束shu焊han接jie裝zhuang置zhi大da大da降jiang低di了le對dui地di天tian之zhi間jian的de運yun輸shu要yao求qiu。

　　此外

，由於電子束能量密度高（大於107W/cm2)，熱效率超過90%，大大節約了空間站中來自於太陽能電池的電能
，對於空間焊接來說具有十分明顯的優勢。

　　發展方向

　　由於裝備是技術的載體，所以目前的空間焊接技術的研究熱點是對焊接裝置的研究，通常要求裝置盡可能地輕。美國20世紀60年代攜帶登陸月球的裝置，其質量超過了100kg。隨著電子技術的發展

，目前空間電子束焊接裝置的質量已經控製在20kg以內。

　　除(chu)了(le)裝(zhuang)置(zhi)的(de)質(zhi)量(liang)外(wai)

，裝(zhuang)置(zhi)的(de)易(yi)用(yong)性(xing)也(ye)十(shi)分(fen)重(zhong)要(yao)，為(wei)此(ci)必(bi)須(xu)為(wei)電(dian)子(zi)束(shu)空(kong)間(jian)焊(han)接(jie)裝(zhuang)置(zhi)提(ti)供(gong)焊(han)接(jie)參(can)數(shu)的(de)自(zi)動(dong)設(she)定(ding)功(gong)能(neng)。由(you)於(yu)該(gai)功(gong)能(neng)是(shi)以(yi)電(dian)子(zi)束(shu)在(zai)微(wei)重(zhong)力(li)下(xia)焊(han)接(jie)的(de)焊(han)縫(feng)形(xing)成(cheng)機(ji)理(li)為(wei)基(ji)礎(chu)
，因(yin)此(ci)它(ta)也(ye)將(jiang)成(cheng)為(wei)空(kong)間(jian)電(dian)子(zi)束(shu)焊(han)接(jie)技(ji)術(shu)的(de)研(yan)究(jiu)重(zhong)點(dian)。

　　此外，對空間焊接部件結構的研究
，如何種結構的質量輕、強度好
，容易進行裝配焊接等也將成為人們的重點研發方向。

　　目前，除了美國、日本、俄e羅luo斯si和he烏wu克ke蘭lan已yi對dui電dian子zi束shu焊han接jie技ji術shu進jin行xing了le研yan究jiu之zhi外wai
，我wo國guo也ye在zai積ji極ji進jin行xing相xiang關guan的de研yan究jiu工gong作zuo，如ru哈ha爾er濱bin工gong業ye大da學xue已yi經jing創chuang立li了le太tai空kong焊han接jie實shi驗yan室shi。中zhong國guo空kong間jian技ji術shu研yan究jiu院yuan也ye進jin行xing了le太tai空kong電dian子zi束shu焊han接jie裝zhuang置zhi電dian子zi槍qiang的de研yan究jiu工gong作zuo，並bing取qu得de了le一yi定ding的de成cheng果guo。北bei京jing航hang空kong製zhi造zao工gong程cheng研yan究jiu所suo也ye十shi分fen關guan注zhu該gai項xiang技ji術shu，目mu前qian已yi經jing對dui太tai空kong用yong電dian子zi槍qiang和he相xiang關guan電dian源yuan係xi統tong進jin行xing了le係xi統tong的de研yan究jiu
，並bing取qu得de了le一yi定ding的de進jin展zhan。哈ha爾er濱bin焊han接jie研yan究jiu所suo也ye已yi經jing與yu國guo外wai研yan究jiu機ji構gou進jin行xing著zhe該gai技ji術shu的de合he作zuo研yan究jiu工gong作zuo。相xiang信xin不bu久jiu的de將jiang來lai

，我wo國guo必bi將jiang在zai空kong間jian電dian子zi束shu焊han接jie技ji術shu領ling域yu取qu得de長chang足zu的de進jin步bu。