PDF《激光焊接技术研究进展及其在航天领域的应用》

综述 航天制造技术

55 综述 激光焊接技术研究进展及其在航天领域的应用 赵耀邦 徐爱杰 姜勇成群林 李中权 (上海航天精密机械研究所,上海 201600) 摘要: 综述了大功率光纤激光焊、 激光-电弧复合焊、 双光束激光焊、 激光熔钎焊等高效、 高适应激光焊接技术特点及其研究进展,介绍了激光焊接技术在导弹发射箱、导弹弹体结构、 火箭发动机等航天领域的工程化应用.

全面地梳理和总结了激光焊接技术研究进展及其在航 天领域的应用. 关键词:激光焊接;

激光-电弧复合焊;

双光束激光焊;

激光熔钎焊 Technology of Laser WeldingCrecent Advances of Research and Application in Aerospace Zhao Yaobang Xu Aijie Jiang Yong Cheng Qunlin Li Zhongquan (Shanghai Spaceflight Precision Machinery Institute, Shanghai 201600) Abstract:High efficient and adaptable laser welding methods, such as high power laser welding, laser-arc hybrid welding, dual beam laser welding, laser welding-brazing were summarized. The application of laser welding technology in aerospace manufacturing such as missile launcher, missile structure and rocket motor etc. were introduced. Recent advances of laser welding and its application in aerospace were comprehensively reviewed. Key words:laser welding;

laser-arc hybrid welding;

dual beam laser welding;

laser welding-brazing

1 引言 激光焊接作为一种高能束焊接方法,与传统弧焊 相比,具有很多优点[1] :激光束能量密度高,高出电 弧好几个数量级,焊接熔深大、速度快;

激光光斑直 径小,热量可精确控制,形成深宽比较大的焊缝,焊 接热影响区小,晶粒粗大倾向小,接头质量高;

光束 可达性好,激光可以到达的地方均可实现焊接,并且 激光头一般置于数控机床和机器人臂上,易于焊接自 动化的实现. 此外,激光焊与电子束焊相比,无需真空环境, 提高了焊接的适应性和效率,并且无射线辐射;

与搅 拌摩擦焊相比,无需近乎苛刻的刚性支撑,工艺柔性 更好,对各种接头形式的适应性更强,几乎能够焊接 各种金属材料.因此,激光焊接技术也被誉为 二十 一最有发展潜力的高能束流焊接技术之一 [2] . 本文就激光焊接技术研究进展及其在航天领域 的应用进行综述,介绍了大功率激光焊、激光-电弧 复合焊、双光束激光焊、激光熔钎焊等高效、高适应 激光技术研究进展,以及激光焊接技术在导弹发射 箱、高压贮气罐、弹翼、空气舵、火箭发动机壳体、 补偿器接头等典型航天产品上的应用.

2 激光焊接技术研究进展 为了拓展激光焊应用范围,一些高效、高适应的 先进激光焊接技术,比如大功率激光焊、激光-电弧 复合焊、双光束激光焊、激光熔钎焊等技术成为激光 作者简介:赵耀邦(1982-) ,博士,焊接技术与工程专业;

研究方向:焊接及其激 光材料加工技术. 收稿日期:2012-12-25 综述

2013 年6月第

3 期56 焊研究和应用的热点,以适应新材料、新结构的焊接 需求. 2.1 大功率激光焊 a CO2 激光焊 b 电子束焊 c 光纤激光焊 图1CO2 激光焊接、电子束焊接、光纤激光焊接 焊缝形貌比较[3] 图212mm 厚304 不锈钢光纤激光焊接焊缝成形[4] 图317mm 厚361L 不锈钢光纤激光焊接 焊缝横截面[5] 最近几年里问世的光纤激光器由于具有更加优 异的光束质量,据文献报道可以获得与电子束焊接相 当甚至更窄的焊缝[3] ,如图