美国Riverhawk钎焊与电子束焊接结构

美国Riverhawk钎焊与电子束焊接结构 
Riverhawk 生产 Free-Flex® 弯曲枢轴，这是一种专为高周期振荡运动而设计的封装弯曲轴承。我们生产的原始设计早在 1960 年代初就获得了**，此后已被用于数千种应用。我们**引人注目的应用是各种高精度空间机构。从扫描镜到光束转向镜再到太阳能电池阵列，枢轴在严苛的太空环境中多年来一直表现完美。多年来，人们逐渐认识到电子束焊接是构建空间约束枢轴的**或**选择。**近的研究结果表明，电子束焊接或钎焊结构的选择不应仅仅基于环境。
电子束焊接是一种逐件操作，焊接机操作员必须进行调整，以实现适当的焊缝熔深和接头的正确对准。钎焊是一个间歇过程。整批枢轴涂有钎焊材料并放置在钎焊炉中。材料熔化并通过毛细管作用在部件之间形成接头。在给定批次内可以实现非常高的钎焊重复性。
几年前，一家主要的航天机构制造商下了一份电子束焊接枢轴订单，该枢轴要承受中等径向载荷和非常高的角旋转，有限寿命约为 10,000 次循环。传统的想法是电子束焊接结构更坚固，因此在重循环载荷下更可靠。在运送枢轴之前，我们计划以小角度循环测试所有枢轴。我们的政策是，所有用于空间或关键任务应用的电子束焊接弯曲枢轴都应进行循环测试，以消除任何可能导致早期疲劳失效的潜在焊接缺陷。焊缝很难进行非破坏性检查，但循环测试会导致可检测到的故障。当焊接枢轴进行循环测试时，所有这些都在焊缝上方的弯曲处遭受了过早的疲劳破坏。这导致一个关键项目延迟交付，因此展开了调查。
对焊接质量、过程控制、清洁度、材料合规性和热处理等明显领域进行了调查。对各种焊接配置进行了许多破坏性循环测试，我们发现即使采用****的电子束焊接接头，焊接枢轴也无法满足我们标准钎焊枢轴的循环寿命目录评级。我们发现原因在于接头的几何形状。电子束将弯曲部分焊接到主体的核心上，留下了一个非穿透区域。如果焊缝进一步渗透，就会损坏弯曲件。这种非穿透不仅导致疲劳应力集中，而且还减小了弯曲力和径向力作用的横截面积，从而增加了截面中的平均应力。另一方面，钎焊接头 在同一位置产生光滑的钎焊圆角。钎焊圆角增加了横截面并更均匀地分布弯曲应力。对钎焊和焊接枢轴的进一步测试证实，钎焊枢轴很容易满足目录生命周期要求，但对于此类应用，电子束焊接枢轴应降低高达 40% 的额定值。
我们甚至发现，通过在焊缝上进行钎焊，可以显着提高电子束焊接枢轴的疲劳寿命。