2. 激光-电弧混合/复合焊

　　随着激光焊接技术在工业中的成熟应用，激光焊接技术的不足之处也日渐显露：设备投资、使用成本大，能量利用率低；对工件的焊接装配精度要求高；对于 高反射率金属难以实现激光焊接且容易对激光设备造成损坏；高焊接速度导致焊缝快速凝固，接头中容易产生气孔、咬边缺陷，焊缝组织脆性，甚至焊接裂纹。

　　为避免单激光焊接出现的问题，研究者提出了激光与电弧复合的焊接方法，其出发点是利用电弧焊接的低成本、适用范围宽等特点辅助激光来进行焊接。激光 －电弧复合主要是激光与PAW、TIG或MIG/MAG的复合。目前，主要研究了LASER-PAW和LASER-MIG两种复合焊接方法：

　　（1）LASER-PAW复合焊接技术

　　等离子弧的引弧性和稳弧性优于TIG焊，电极不易损耗，采用等离子弧与激光复合热源（如图3）进行焊接是一种过程很稳定的焊接技术，有利于保证焊接 质量。不需要真空系统，可以在大气条件下进行大型中厚度零件的焊接；较高的焊接速度，降低了零件的焊接变形；焊接工艺裕度大，对于焊前零件的装配间隙和焊 缝的对中要求可以大大降低，具有良好的实用性。图4是LASER-PAW复合焊接飞机桶体结构模拟件。

　图3 LASER-PAW复合焊接系统

　　图4 LASER-PAW复合焊应用实例

       （2）LASER-MIG复合焊接技术

　　LASER-MIG复合焊接技术是激光电弧复合焊接提出以来，研究最多、最为广泛的一种复合焊接方法（如图5）。MIG焊接容易使用焊丝填充焊缝， 采用激光-电弧复合焊接的方法进一步扩大拼缝间隙裕度、减少或消除焊接后接口部位的凹陷，改善焊缝形貌；此外，通过选择不同的焊丝，还可调整焊缝的化学成 分，改善力学性能。

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图5 LASER-MIG复合焊接系统

　　3. 双光点激光焊接

　　激光束经过分光镜分为两束相同的激光束，经镜片组聚为两个光点同时作用于工件表面进行焊接称为双光点激光焊接。该焊接方法中的两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条直线上，或者沿焊接方向以任意角度进行分布；两束光之间的间距可调，能量比可调。激光双光点焊接可以改善焊缝表 面质量、增大焊缝熔宽并放宽对接间隙和准直度容许裕度、减少焊缝中大气孔的数量（如图6）。

　　图6 铝合金单双光点激光焊焊缝成形（上）铝合金单光点激光焊焊缝成形（下）铝合金双光点激光焊焊缝成形

        4. 双光束激光焊接

　　双光束激光焊接方法，是指两束激光分别从两侧对称地对工件同时进行焊接的方法，适合各种材料的角接或T型接头的焊接，尤其是薄板的高速激光焊接。两 束光可以通过两台激光器提供，由两套单光束光路系统将激光束聚焦，也可以通过将同一台激光器发出的激光束分成能量相当的两束光获得。双光束焊接中需要两束 激光的模式相同、光束对称，焊接工艺参数相同，从而能有效地控制变形，保证焊接接头的质量和精度，同时可以降低焊接成本。该焊接方法已在空客飞机机身带筋 壁板的焊接中得到了应用。

　　发展方向及展望

　　激光焊接技术是集激光技术、焊接技术、自动化技术、材料技术、机械制造技术及产品设计为一体的综合技术，最终既体现为成套专用设备，又体现为与之配套的工艺。作为先进制造技术的重要组成部分，激光焊接技术在未来航空制造业有着广阔的应用前景。其发展趋势有以下几点：

　　1. 大功率YAG激光焊接#p#分页标题#e#

　　随着激光器不断地发展进步，光纤激光器、盘式激光器相继问世，新型激光器的出现，带来的不仅是更稳定的光束质量，还有更大的能量。万瓦级激光器为激 光焊接提供了更为广阔的应用空间，为实现较厚结构件的拼接、搭接以及高反射率金属材料的激光焊接打开了突破口。因此，大功率必定成为今后激光焊接技术发展 应用的一个主要的方向。

　　2. 激光焊接过程实时监测

　　激光焊接时放出的光、蒸气和等离子体、熔池压力变化引起的声音、焊件中机械应力引起的超声波、金属蒸气或等离子介电常数、反射激光功率、熔池及小孔 的行为都在一定程度上反映了焊接过程的机理，对其进行直接观察及分析，一方面可以实现焊接自动化，另一方面可以直观地了解焊接过程，有助于研究焊接机理从 而更好地控制缺陷。

　　3. 铝合金激光焊接的研究

　　铝合金作为航空材料中使用较多的材料，其激光焊接一直处于一个比较尴尬的局面：一方面，激光焊接铝合金变形小且能实现减重20%左右，另一方面，由 于铝合金的特性，对光的反射强，散热快，而且容易产生气孔等缺陷。因此，铝合金的激光焊接的研究倍受关注，并将作为激光焊接在航空制造业中急待改进发展的技术方向之一。

　　4. 多种激光焊接方法的应用

　　随着激光焊接技术的发展，单一的激光焊接技术已经远远不能满足针对不同材料、不同结构件的焊接需要，应运而生的则是各种新焊接方法的创新及研究。依靠新出现的激光焊接方法或者多种方法的复合，希望能解决目前激光焊接中所遇到的问题。

　　自19世纪60年代首次将激光用于焊接以来，激光焊接技术的发展日新月异，随着相关科学技术的不断进步和现存问题的解决，激光焊接势必将成为今后航空制造业中不可或缺的关键技术。