激光焊接技术研究进展及其在航天领域的应用

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1、综述航天制造技术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TechnologyofLaserWelding–re

2、centAdvancesofResearchandApplicationinAerospaceZhaoYaobangXuAijieJiangYongChengQunlinLiZhongquan（ShanghaiSpaceflightPrecisionMachineryInstitute,Shanghai201600）Abstract：Highefficientandadaptablelaserweldingmethods,suchashighpowerlaserwelding,laser-arch

3、ybridwelding,dualbeamlaserwelding,laserwelding-brazingweresummarized.Theapplicationoflaserweldingtechnologyinaerospacemanufacturingsuchasmissilelauncher,missilestructureandrocketmotoretc.wereintroduced.Recentadvancesoflaserweldinganditsapplicationinae

4、rospacewerecomprehensivelyreviewed.Keywords：laserwelding；laser-archybridwelding；dualbeamlaserwelding；laserwelding-brazing1引言各种金属材料。因此，激光焊接技术也被誉为“二十[2]一最有发展潜力的高能束流焊接技术之一”。激光焊接作为一种高能束焊接方法，与传统弧焊本文就激光焊接技术研究进展及其在航天领域[1]相比，具有很多优点：激光束能量密度高，高出电的应用进行综述，介绍了大功率激

5、光焊、激光-电弧弧好几个数量级，焊接熔深大、速度快；激光光斑直复合焊、双光束激光焊、激光熔钎焊等高效、高适应径小，热量可精确控制，形成深宽比较大的焊缝，焊激光技术研究进展，以及激光焊接技术在导弹发射接热影响区小，晶粒粗大倾向小，接头质量高；光束箱、高压贮气罐、弹翼、空气舵、火箭发动机壳体、可达性好，激光可以到达的地方均可实现焊接，并且补偿器接头等典型航天产品上的应用。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。2激光焊接技术研究进展此外，激光焊与电子束焊相比，无需真空环境，提高了焊接

6、的适应性和效率，并且无射线辐射；与搅为了拓展激光焊应用范围，一些高效、高适应的拌摩擦焊相比，无需近乎苛刻的刚性支撑，工艺柔性先进激光焊接技术，比如大功率激光焊、激光-电弧更好，对各种接头形式的适应性更强，几乎能够焊接复合焊、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：2012-12-2555综述2013年6月第3期[4]焊研究和应用的热点，以适应新材料、新结构的焊接0.5m/min，如图2所示。EWI

7、采用15kW激光自熔需求。焊接用于核电站器壁的17mm厚361L不锈钢，在[5]2.1大功率激光焊2m/min的速度下一次性焊透，无裂纹、未熔合缺陷，如图3所示。目前，采用万瓦级的光纤激光焊接10mm以上厚壁钢结构是激光焊接领域研究的热点问题，正成为航天、管道、船舶、核电等行业积极推广的技术。2.2激光-电弧复合焊英国帝国理工大学W.Steen教授于上世纪70年代末提出了激光-电弧复合焊的思想，激光-电弧复合焊既充分发挥了激光和电弧各自的优势，又弥补了各自的不足，复合热源耦合增强效应达到1+1＞2

8、的效果。激光与熔化极电弧（MIG、MAG）复合焊是目前aCO2激光焊b电子束焊c光纤激光焊激光焊接研究领域最热门的方向，在国外，2000年起图1CO2激光焊接、电子束焊接、光纤激光焊接[3]逐渐在船舶、管道、汽车、列车等领域大量使用。在焊缝形貌比较国内，管道、列车、船舶、航天等行业均在大力发展该技术。其技术特点体现在：兼有激光和电弧的特点，增强了激光的间隙适应性；增大熔深，单道熔深可达到10mm厚以上，焊接速度快；能够填充熔敷金属，改善焊缝组织冶金，可实现厚板多层焊。激光-TIG复