2. 激光-電弧混合/復(fù)合焊

　　隨著激光焊接技術(shù)在工業(yè)中的成熟應(yīng)用，激光焊接技術(shù)的不足之處也日漸顯露：設(shè)備投資、使用成本大，能量利用率低；對(duì)工件的焊接裝配精度要求高；對(duì)于 高反射率金屬難以實(shí)現(xiàn)激光焊接且容易對(duì)激光設(shè)備造成損壞；高焊接速度導(dǎo)致焊縫快速凝固，接頭中容易產(chǎn)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(xiàn)的問題，研究者提出了激光與電弧復(fù)合的焊接方法，其出發(fā)點(diǎn)是利用電弧焊接的低成本、適用范圍寬等特點(diǎn)輔助激光來進(jìn)行焊接。激光 －電弧復(fù)合主要是激光與PAW、TIG或MIG/MAG的復(fù)合。目前，主要研究了LASER-PAW和LASER-MIG兩種復(fù)合焊接方法：

　?。?）LASER-PAW復(fù)合焊接技術(shù)

　　等離子弧的引弧性和穩(wěn)弧性優(yōu)于TIG焊，電極不易損耗，采用等離子弧與激光復(fù)合熱源（如圖3）進(jìn)行焊接是一種過程很穩(wěn)定的焊接技術(shù)，有利于保證焊接 質(zhì)量。不需要真空系統(tǒng)，可以在大氣條件下進(jìn)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(duì)于焊前零件的裝配間隙和焊 縫的對(duì)中要求可以大大降低，具有良好的實(shí)用性。圖4是LASER-PAW復(fù)合焊接飛機(jī)桶體結(jié)構(gòu)模擬件。

　圖3 LASER-PAW復(fù)合焊接系統(tǒng)

　　圖4 LASER-PAW復(fù)合焊應(yīng)用實(shí)例

       （2）LASER-MIG復(fù)合焊接技術(shù)

　　LASER-MIG復(fù)合焊接技術(shù)是激光電弧復(fù)合焊接提出以來，研究最多、最為廣泛的一種復(fù)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(fù)合焊接的方法進(jìn)一步擴(kuò)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(diào)整焊縫的化學(xué)成 分，改善力學(xué)性能。

#p#分頁標(biāo)題#e#　　

圖5 LASER-MIG復(fù)合焊接系統(tǒng)

　　3. 雙光點(diǎn)激光焊接

　　激光束經(jīng)過分光鏡分為兩束相同的激光束，經(jīng)鏡片組聚為兩個(gè)光點(diǎn)同時(shí)作用于工件表面進(jìn)行焊接稱為雙光點(diǎn)激光焊接。該焊接方法中的兩束光可以垂直于焊接 方向分布也可以平行于焊接方向作用于同一條直線上，或者沿焊接方向以任意角度進(jìn)行分布；兩束光之間的間距可調(diào)，能量比可調(diào)。激光雙光點(diǎn)焊接可以改善焊縫表 面質(zhì)量、增大焊縫熔寬并放寬對(duì)接間隙和準(zhǔn)直度容許裕度、減少焊縫中大氣孔的數(shù)量（如圖6）。

　　圖6 鋁合金單雙光點(diǎn)激光焊焊縫成形（上）鋁合金單光點(diǎn)激光焊焊縫成形（下）鋁合金雙光點(diǎn)激光焊焊縫成形

        4. 雙光束激光焊接

　　雙光束激光焊接方法，是指兩束激光分別從兩側(cè)對(duì)稱地對(duì)工件同時(shí)進(jìn)行焊接的方法，適合各種材料的角接或T型接頭的焊接，尤其是薄板的高速激光焊接。兩 束光可以通過兩臺(tái)激光器提供，由兩套單光束光路系統(tǒng)將激光束聚焦，也可以通過將同一臺(tái)激光器發(fā)出的激光束分成能量相當(dāng)?shù)膬墒猥@得。雙光束焊接中需要兩束 激光的模式相同、光束對(duì)稱，焊接工藝參數(shù)相同，從而能有效地控制變形，保證焊接接頭的質(zhì)量和精度，同時(shí)可以降低焊接成本。該焊接方法已在空客飛機(jī)機(jī)身帶筋 壁板的焊接中得到了應(yīng)用。

　　發(fā)展方向及展望

　　激光焊接技術(shù)是集激光技術(shù)、焊接技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、材料技術(shù)、機(jī)械制造技術(shù)及產(chǎn)品設(shè)計(jì)為一體的綜合技術(shù)，最終既體現(xiàn)為成套專用設(shè)備，又體現(xiàn)為與之配套的工藝。作為先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分，激光焊接技術(shù)在未來航空制造業(yè)有著廣闊的應(yīng)用前景。其發(fā)展趨勢(shì)有以下幾點(diǎn)：

　　1. 大功率YAG激光焊接#p#分頁標(biāo)題#e#

　　隨著激光器不斷地發(fā)展進(jìn)步，光纖激光器、盤式激光器相繼問世，新型激光器的出現(xiàn)，帶來的不僅是更穩(wěn)定的光束質(zhì)量，還有更大的能量。萬瓦級(jí)激光器為激 光焊接提供了更為廣闊的應(yīng)用空間，為實(shí)現(xiàn)較厚結(jié)構(gòu)件的拼接、搭接以及高反射率金屬材料的激光焊接打開了突破口。因此，大功率必定成為今后激光焊接技術(shù)發(fā)展 應(yīng)用的一個(gè)主要的方向。

　　2. 激光焊接過程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

　　激光焊接時(shí)放出的光、蒸氣和等離子體、熔池壓力變化引起的聲音、焊件中機(jī)械應(yīng)力引起的超聲波、金屬蒸氣或等離子介電常數(shù)、反射激光功率、熔池及小孔 的行為都在一定程度上反映了焊接過程的機(jī)理，對(duì)其進(jìn)行直接觀察及分析，一方面可以實(shí)現(xiàn)焊接自動(dòng)化，另一方面可以直觀地了解焊接過程，有助于研究焊接機(jī)理從 而更好地控制缺陷。

　　3. 鋁合金激光焊接的研究

　　鋁合金作為航空材料中使用較多的材料，其激光焊接一直處于一個(gè)比較尷尬的局面：一方面，激光焊接鋁合金變形小且能實(shí)現(xiàn)減重20%左右，另一方面，由 于鋁合金的特性，對(duì)光的反射強(qiáng)，散熱快，而且容易產(chǎn)生氣孔等缺陷。因此，鋁合金的激光焊接的研究倍受關(guān)注，并將作為激光焊接在航空制造業(yè)中急待改進(jìn)發(fā)展的技術(shù)方向之一。

　　4. 多種激光焊接方法的應(yīng)用

　　隨著激光焊接技術(shù)的發(fā)展，單一的激光焊接技術(shù)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足針對(duì)不同材料、不同結(jié)構(gòu)件的焊接需要，應(yīng)運(yùn)而生的則是各種新焊接方法的創(chuàng)新及研究。依靠新出現(xiàn)的激光焊接方法或者多種方法的復(fù)合，希望能解決目前激光焊接中所遇到的問題。

　　自19世紀(jì)60年代首次將激光用于焊接以來，激光焊接技術(shù)的發(fā)展日新月異，隨著相關(guān)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和現(xiàn)存問題的解決，激光焊接勢(shì)必將成為今后航空制造業(yè)中不可或缺的關(guān)鍵技術(shù)。