2. 激光-電弧混合/復合焊

　　隨著激光焊接技術(shù)在工業(yè)中的成熟應用，激光焊接技術(shù)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(xiàn)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(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合的焊接方法，其出發(fā)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：

　?。?）LASER-PAW復合焊接技術(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合熱源（如圖3）進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(jié)構(gòu)模擬件。

　圖3 LASER-PAW復合焊接系統(tǒng)

　　圖4 LASER-PAW復合焊應用實例

       （2）LASER-MIG復合焊接技術(shù)

　　LASER-MIG復合焊接技術(shù)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(diào)整焊縫的化學成 分，改善力學性能。

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圖5 LASER-MIG復合焊接系統(tǒng)

　　3. 雙光點激光焊接

　　激光束經(jīng)過分光鏡分為兩束相同的激光束，經(jīng)鏡片組聚為兩個光點同時作用于工件表面進行焊接稱為雙光點激光焊接。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)。激光雙光點焊接可以改善焊縫表 面質(zhì)量、增大焊縫熔寬并放寬對接間隙和準直度容許裕度、減少焊縫中大氣孔的數(shù)量（如圖6）。

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

        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)對稱地對工件同時進行焊接的方法，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激光器發(fā)出的激光束分成能量相當?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，同時可以降低焊接成本。該焊接方法已在空客飛機機身帶筋 壁板的焊接中得到了應用。

　　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)、自動化技術(shù)、材料技術(shù)、機械制造技術(shù)及產(chǎn)品設計為一體的綜合技術(shù)，最終既體現(xiàn)為成套專用設備，又體現(xiàn)為與之配套的工藝。作為先進制造技術(shù)的重要組成部分，激光焊接技術(shù)在未來航空制造業(yè)有著廣闊的應用前景。其發(fā)展趨勢有以下幾點：

　　1. 大功率YAG激光焊接#p#分頁標題#e#

　　隨著激光器不斷地發(fā)展進步，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。萬瓦級激光器為激 光焊接提供了更為廣闊的應用空間，為實現(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 應用的一個主要的方向。

　　2. 激光焊接過程實時監(jiān)測

　　激光焊接時放出的光、蒸氣和等離子體、熔池壓力變化引起的聲音、焊件中機械應力引起的超聲波、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理，對其進行直接觀察及分析，一方面可以實現(xiàn)焊接自動化，另一方面可以直觀地了解焊接過程，有助于研究焊接機理從 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比較尷尬的局面：一方面，激光焊接鋁合金變形小且能實現(xiàn)減重20%左右，另一方面，由 于鋁合金的特性，對光的反射強，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)中急待改進發(fā)展的技術(shù)方向之一。

　　4. 多種激光焊接方法的應用

　　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)遠遠不能滿足針對不同材料、不同結(jié)構(gòu)件的焊接需要，應運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合，希望能解決目前激光焊接中所遇到的問題。

　　自19世紀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)科學技術(shù)的不斷進步和現(xiàn)存問題的解決，激光焊接勢必將成為今后航空制造業(yè)中不可或缺的關(guān)鍵技術(shù)。