美國在20世紀70年代初的航空航天工業中，已利用15kW的CO2激光器針對飛機制造業中的各種材料、零部件，進行焊接試驗、評估及工藝的標準 化。用6kW的CO2激光器焊接噴氣發動機燃燒室襯套，該零件需在1.2mm厚的鎳基合金輪緣與冷彎零件上得到1.8mm深的焊縫，如此嚴格的焊縫深度要 求只有激光焊才能實現。
空中客車A340飛機的制造中，其全部鋁合金內隔板均采用激光焊接，大大簡化了飛機機身的制造工藝；機身蒙皮與筋板的激光焊接取得了突破性進展并已 在空中客車A380上得到應用，在相同結構剛度條件下，用激光焊接技術取代傳統的鉚接能減輕機身重量10%～20%，提高強度近20%。
我國也已將激光加工技術及設備列為“當前國家優先發展的高技術產業化重點領域”。中國一航北京航空制造工程研究所的高能束流加工技術國防科技重點實 驗室，集激光加工技術、電子束加工技術和等離子體加工技術于一體，是我國唯一同時擁有三束加工技術的研究單位。“九五”、“十五”期間，在激光焊接過程機理及應用方面開展了大量的研究工作，包括航空用金屬材料的激光焊接工藝及機理研究、精密激光焊接技術研究、新型材料及難加工材料可焊性及工藝優化技術研究、武器裝備新結構的激光束的新加工方法及關鍵工藝裝備研究、提高激光性能及加工過程控制和質量監控技術的研究、激光全息技術用于焊縫質量檢測的研究以及 航空結構件激光焊接技術的研究等等。在過去幾十年時間里，為我國激光焊接技術發展作出了很大的貢獻，研究成果已成功地應用在我國新型航空動力裝置及結構件的研制和生產中。
幾種激光焊接方法及其應用
針對航空制造業的激光焊接技術，目前的研究主要集中于建立CO2激光和YAG激光焊接各種航空金屬材料的理論及應用，通過基礎理論的建立，輔以大量的試驗驗證，激光焊接技術已經成熟地應用于航空及武器裝備制造的諸多領域。下面簡單介紹幾種激光焊接方法及其應用：
1. 單激光焊接
按焊接熔池形成的機理區分，激光焊接可分為兩種：熱傳導焊接和激光深熔焊。這兩種方式最基本的區別在于：前者熔池表面保持封閉，而后者熔池則被激光束穿透成小孔。
（1）熱傳導焊接
當功率密度約為105～ 106W/cm2的激光照射在材料表面時，一部分激光被反射，另一部分光能被材料吸收轉化為熱能使焊件表面熔化，材料表面層的熱以熱傳導的方式繼續向材料 深處傳遞，形成熔池，將兩焊件熔接在一起。這種焊接模式熔深淺，深寬比較小。圖1為利用激光熱導焊為飛機某零件進行密封。
（2）激光深熔焊
當功率密度比較大（約為106～107W/cm2）的激光束照射到材料表面時，材料吸收光能轉化為熱能，工件吸收激光后迅速熔化乃至氣化，熔化的金 屬在蒸汽壓力作用下形成小孔激光束可直照孔底，使小孔不斷延伸，直至小孔內的蒸氣壓力與液體金屬的表面張力和重力平衡為止。小孔隨著激光束沿焊接方向移動 時，小孔前方熔化的金屬繞過小孔流向后方，凝固后形成焊縫。這種焊接模式熔深大，深寬比也大。在航空制造領域，除了微薄零件或特殊要求之外，一般均使用深 熔焊。圖2是采用激光深熔焊焊接的某飛機結構件。
2. 激光-電弧混合/復合焊
隨著激光焊接技術在工業中的成熟應用，激光焊接技術的不足之處也日漸顯露：設備投資、使用成本大，能量利用率低；對工件的焊接裝配精度要求高；對于 高反射率金屬難以實現激光焊接且容易對激光設備造成損壞；高焊接速度導致焊縫快速凝固，接頭中容易產生氣孔、咬邊缺陷，焊縫組織脆性，甚至焊接裂紋。
為避免單激光焊接出現的問題，研究者提出了激光與電弧復合的焊接方法，其出發點是利用電弧焊接的低成本、適用范圍寬等特點輔助激光來進行焊接。激光 －電弧復合主要是激光與PAW、TIG或MIG/MAG的復合。目前，主要研究了LASER-PAW和LASER-MIG兩種復合焊接方法：
（1）LASER-PAW復合焊接技術
等離子弧的引弧性和穩弧性優于TIG焊，電極不易損耗，采用等離子弧與激光復合熱源（如圖3）進行焊接是一種過程很穩定的焊接技術，有利于保證焊接 質量。不需要真空系統，可以在大氣條件下進行大型中厚度零件的焊接；較高的焊接速度，降低了零件的焊接變形；焊接工藝裕度大，對于焊前零件的裝配間隙和焊 縫的對中要求可以大大降低，具有良好的實用性。圖4是LASER-PAW復合焊接飛機桶體結構模擬件。
圖3 LASER-PAW復合焊接系統
圖4 LASER-PAW復合焊應用實例
（2）LASER-MIG復合焊接技術
LASER-MIG復合焊接技術是激光電弧復合焊接提出以來，研究最多、最為廣泛的一種復合焊接方法（如圖5）。MIG焊接容易使用焊絲填充焊縫， 采用激光-電弧復合焊接的方法進一步擴大拼縫間隙裕度、減少或消除焊接后接口部位的凹陷，改善焊縫形貌；此外，通過選擇不同的焊絲，還可調整焊縫的化學成分，改善力學性能。
微信(xin)小(xiao)程序
手機網站