大功率激光焊接技术的应用与发展

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焊接是利用最遍及、最首要的质料永恒毗连法子，在提高质料操纵率、减轻布局重量、低落本钱方面独具上风。激光焊接则是近十年利用成长速率最快的焊接法子，其操纵可聚焦可调控的高能量密度激光束为热源实现质料的融化焊接。激光束标的目的性、单色性和相关性极好，光强是平凡光的1010倍，脉冲功率可达1014瓦，是以热感化集中、焊接变形小，焊接布局制造精度高，柔性主动化施行性好，与呆板人、工艺数据库和专家体系办理等先辈工艺模式有机连系，可实现数字化智能化制造，是现代设备布局制造中不成或缺的关头技能，在汽车、船舶、高速列车和航空航天布局中获得乐成利用，此中汽车行业已将激光焊接肯定为布局制造尺度化工艺，激光焊接技能在国际上被视为最具成长潜力的先辈焊接技能。

激光焊策应用的成长跟着激光、冶金、质料、力学、测控、信息、电机等学科的前进成长，是现代科学技能在质料加工范畴利用的综合表现，特别是千瓦级以上的大功率激光焊接技能，几近与激光器的前进相伴。从20世纪80年月的CO2茵蝶,激光、YAG激光，已扩大出半导体激光、光纤激光，激光功率由1kW提高到100kW，典范焊接激光器的特色如表1所示，此中光纤激光焊接是今朝激光焊接新工艺钻研热门。

激光焊接因为热感化情势的分歧、可合适产物工具也分歧，所需解决的关头问题也是因需而异。激光焊策应用最广的是薄壁布局焊接，在航空布局中最典范的是欧洲空客系列客机的铝合金机身下壁板，这类以焊代铆布局将减轻飞机机身重量近20%，低落制造本钱约20%，已利用空客A3博奕遊戲,1八、A380和A340系列飞机的壁板布局焊接，此中壁板数目将到达18块，焊缝总长度到达1000米。跟着航空布局利用需求的成长，激光焊接技能的一个利用成长是面向中等厚度布局的激规复合热源焊接技能，目标是拓展激光焊接技能利用范畴，解决将来设备布局的中厚度布局高精高效焊接之需，其次是针对微纳布局紧密焊接的脉冲激光焊接，采纳微秒、纳秒等脉冲激光未上市,器解决铜铝等异种金属、金属基复合质料、陶瓷等非金属质料和与航空布局相干的层叠质料（Glare）、碳纤维加强复合质料（CFRP）的焊接性问题。

今朝美、欧等发财国度在兵工制造范畴均公布国度规划以鞭策先辈激光焊接技能的@钻%O24e5%研和利%h488Z%用@推行。欧洲空客是航空制造企业第一家将激光焊接布局取代传统铆接布局利用于飞机铝合金壁板和桁条的毗连，将来还将利用于A350飞机壁板的焊接。激光焊接金属夹层板在导弹舱体、大型飞机壁板、轻型舰船轻量化布局件制造中起头大量利用，与传统实芯布局件比拟，可以使重量减轻50%以上，所需空间削减2/3。飞机的夹杂层流节制布局也是将来激光焊接技能利用的工具，德国已在展开这方面的钻研。新型铝锂合金是现今在飞机减重布局设计中可与复合质料竞争的金属布局质料，欧盟的多家钻研机构一向在展开铝锂合金壁板激光焊接技能的根本钻研，在Turboprop90pax减重项目中展开2198铝锂合金激光焊接技能的钻研，欧盟的框架项目，如ECO-01-060、ECO-01-06五、ECO-01-069等，均触及铝锂合金激光焊接技能相干钻研。泰西将铝锂合金激光焊接技能列为将来20年的钻研规划。在发念头布局方面，美国普惠公司完成涡轮叶片所需部件的主动激光焊接。美国GE公司也已乐成完成为了发念头导向叶片组件的激光焊接，有用地解决了镍基合金零件激光焊接变形与裂纹等问题。外洋还在金属间化合物、影象合金等特别质料激光焊方面做了不少钻研事情。

海内大功率激光焊接技能的钻研最先是针对汽车板坯拼焊，今朝已遍布各个范畴。哈尔滨工业大学基于产学研结合，面向航天器中钛合金、不锈钢轻量化构件展开了大量钻研，创建了相干的激光焊接平台。哈尔滨焊接钻研所、上海交通大学等重点展开了船舶布局激光焊接和激光电弧复合焊接技能的钻研。北京航空制造工程钻研所则以飞机布局激光焊接为焦点，结合华中科技大学、北京工业大学、西安交通大学等展开激光焊接根本钻研，经由过程十余年的尽力，已将激光焊接技能利用到飞机钛合金腹鳍、壁板等布局。同时安身自立研发，创建起了CO2激光飞翔光路四轴主动节制激光切割与焊接体系，YAG激光焊机器手主动焊接体系，跟着光纤激光的成长又创建了光纤激光多轴数控双光束激光焊接平台，和双呆板人双光束激光焊接平台，在海内率先形成为了具备多种大功率激光焊接的实行和小批出产的装备系统。在根本方面，一方面致力于新型质料的激光焊接工艺根本钻研和焊接接头机能、焊接热效力等阐发，如Ti3Al、Ti2AlNb、TiNi等金属间化合物的激光焊接；另外一方面针对航空布局的铝合金、钛合金深刻展开激光焊接工艺优化、缺点节制与检测、主动化节制，并在焊接冶金与力学机能展开了大量根本性钻研，不但创建了激光焊接进程旌旗灯号检测体系举行等离子体特性、熔池举动与小孔特性的进程机理钻研，并且开辟了钛合金激光活性剂焊接技能等发现专利。在行业内安身飞机构件铝合金和钛合金激光焊接，体例激光焊接相干工艺尺度（HB）5份，将来还将渐渐完美我国航空布局激光焊接工艺尺度系统。