激光焊接技術(shù)仍然是目前航空航天領(lǐng)域鋁合金焊接的最有效方法之一琼讽。隨著不斷地試驗(yàn)和研究，激光焊接逐漸展現(xiàn)出其良好的工藝性能及焊后力學(xué)性能洪唐。

采用焊接整體機(jī)身壁板代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鉚接機(jī)身壁板可以極大地減輕構(gòu)件的重量钻蹬、降低制造成本、提高生產(chǎn)效率凭需，因而成為大型民用飛機(jī)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢之一问欠。由于雙激光束焊接針對蒙皮長桁結(jié)構(gòu)減重效果更為明顯，同時對于復(fù)雜構(gòu)件具有較好的空間可達(dá)性粒蜈，因而受到廣泛的關(guān)注溅潜。目前，空中客車等航空制造企業(yè)在其多種機(jī)型上采用了激光焊接的整體機(jī)身壁板制造技術(shù)薪伏。然而，基于焊接的整體機(jī)身壁板制造技術(shù)是當(dāng)代民機(jī)制造技術(shù)中的難點(diǎn)之一避扎。目前我國大型客機(jī)設(shè)計(jì)方案中的機(jī)身壁板新型鋁合金焊接技術(shù)疯蓄，其工藝性有自身的特點(diǎn)。

機(jī)器人因其重復(fù)精度高咬跷、可靠性好猩镰、適用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用于各行各業(yè)，而目前航空航天產(chǎn)品制造過程仍舊是勞動密集演避、工序繁復(fù)氨鹤、工況惡劣、輔以大量工裝夾具并以手工制造為主偶咸。自動化生產(chǎn)能力不足何煞，已成為制約提高武器裝備可靠性和生產(chǎn)能力的瓶頸。在我國大力發(fā)展航空航天的時代背景下殊泼，航空航天制造企業(yè)應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行自動化生產(chǎn)柿患，對企業(yè)生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)型升級烁犀、裝備先進(jìn)制造能力提升具有重要意義，而焊接正式航空航天產(chǎn)品制造過程中重要環(huán)節(jié)森枪，激光焊接機(jī)器人在此處扮演的角色就極其重要了视搏。

機(jī)器人激光焊接技術(shù)在制造業(yè)市場廣闊

世界各主要工業(yè)發(fā)達(dá)國家都非常重視發(fā)揮焊接研究機(jī)構(gòu)的作用，基本上都形成大學(xué)研究所企業(yè)的三級研究開發(fā)體系县袱。各主要工業(yè)發(fā)達(dá)國家都成立了焊接研究所浑娜，如英國的焊接研究所(TWI)、美國的愛迪生焊接研究所(EWI)式散、法國焊接研究所(FWI)筋遭、日本的連接與溶接研究所(JRWI)、烏克蘭的巴頓電焊研究所(PEWI)杂数、德國亞琛大學(xué)的焊接研究所(ISF)和德國焊接學(xué)會(DVS)下屬的分布在全國各地的焊接研究與培訓(xùn)中心(SLV)等宛畦，而韓國的焊接研究中心是設(shè)在韓國現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)研究院(KAIST)的韓國工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)研究院KITCH之內(nèi)。它們都屬于國家級的焊接研究機(jī)構(gòu)揍移。

機(jī)器人焊接技術(shù)未來的研究方向主要有：

1)焊接過程控制系統(tǒng)的智能化次和。電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)微電子和自動化技術(shù)的發(fā)展那伐，推動了焊接自動化技術(shù)的發(fā)展踏施。特別是數(shù)控技術(shù)、柔性制造技術(shù)和信息處理技術(shù)等單元技術(shù)的引入披滑，促進(jìn)了焊接自動化技術(shù)革命性的發(fā)展徒锄；

2)開展最佳控制方法方面的研究，包括線性和各種非線性控制羹卷。最具代表性的是焊接過程的模糊控制安芋、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，以及專家系統(tǒng)的研究淀胞；

3)焊接柔性化技術(shù)售芳。將各種光、機(jī)两军、電技術(shù)與焊接技術(shù)有機(jī)結(jié)合肿犁，以實(shí)現(xiàn)焊接的精確化和柔性化。用微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)焊接工藝裝備备秋，是提高焊接自動化水平淡的根本途徑整空。將數(shù)控技術(shù)配以各類焊接機(jī)械設(shè)備，以提高其柔性化水平聂祈；

4)焊接機(jī)器人與專家系統(tǒng)的結(jié)合偶凝，實(shí)現(xiàn)自動路徑規(guī)劃、自動校正軌跡、自動控制熔深等功能斋日；

5)提高焊接電源的可靠性牲览、質(zhì)量穩(wěn)定性和控制，以及優(yōu)良的動感性恶守。開發(fā)研制具有調(diào)節(jié)電弧運(yùn)動第献、送絲和焊槍姿態(tài)，能探測焊縫坡開頭兔港、溫度場庸毫、熔池狀態(tài)、熔透情況衫樊，適時提供焊接規(guī)范參數(shù)的高性能焊機(jī)飒赃，并應(yīng)積極開發(fā)焊接過程的計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，使焊接技術(shù)由“技藝”向“科學(xué)”演變科侈。

鋁合金激光焊接性概述

自1960年第一臺激光焊接機(jī)誕生以來载佳，激光焊接技術(shù)發(fā)展迅速。1965年研制出用于厚膜組件焊接的紅寶石激光焊接機(jī)臀栈。1974年世界上第一臺五軸激光加工機(jī)——龍門式激光焊接機(jī)在福特汽車公司建造蔫慧。稍后，美國福特汽車公司研制出了激光焊接生產(chǎn)線岭蚜。時至今日脯阔，可用于焊接的激光發(fā)生器已經(jīng)由第一代的CO2氣體激光器發(fā)展到Y(jié)AG固體激光器，以及最新的光纖激光器等種類孝揉。激光焊接的最大優(yōu)點(diǎn)是其能量集中摇值，形成焊接接頭深寬比大、焊接變形較小垃批。隨著激光光束質(zhì)量的不斷改進(jìn)茫步，激光焊接現(xiàn)已成為一種成熟的焊接方法，廣泛地應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)的不同領(lǐng)域枢竟。

鋁合金密度低康逝、耐腐蝕性能好、抗疲勞性能高停濒，具有較高的比強(qiáng)度、比剛度擎融，是飛機(jī)結(jié)構(gòu)的理想材料衣右。近年來，盡管在航空航天業(yè)中鈦合金彬祖、復(fù)合材料等新材料受到廣泛關(guān)注茁瘦，但由于鋁的資源豐富、性能優(yōu)良、加工容易甜熔、成本低廉等一系列優(yōu)點(diǎn)圆恤，加之傳統(tǒng)鋁合金新的熱處理狀態(tài)不斷開發(fā)，以及新型鋁合金(如鋁鋰合金)的出現(xiàn)腔稀，可以預(yù)見盆昙，在今后相當(dāng)長一段時間內(nèi)，鋁合金在飛機(jī)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用仍具有不可取代的優(yōu)勢焊虏。因此淡喜，鋁合金焊接技術(shù)就成為一個重要的技術(shù)關(guān)鍵。采用激光焊接技術(shù)連接鋁合金航空構(gòu)件诵闭，具有焊縫深寬比大炼团、焊接熱影響區(qū)小、焊接變形較小疏尿、焊接速度高等諸多優(yōu)點(diǎn)存妇。但是，鋁合金激光焊接存在一些技術(shù)難點(diǎn)禁微。

大型客機(jī)機(jī)身壁板激光焊接方案細(xì)述

大型客機(jī)機(jī)身壁板蒙皮長桁激光焊接構(gòu)件中唉奇，單道焊縫長度可能達(dá)4m以上，同時由于蒙皮和長桁都很薄埠邻，因此能否有效保持焊接過程的穩(wěn)定性是焊接生產(chǎn)取得成功的關(guān)鍵之一男磅。在該方案中，在蒙皮內(nèi)側(cè)采用雙激光束雙側(cè)同時焊接苞惰。為了保持蒙皮外側(cè)的完整性蜂澄，焊接過程不能穿透蒙皮，T型結(jié)構(gòu)也不需要過于強(qiáng)調(diào)深寬比咕诊，形成連續(xù)墨攻、無缺陷、高性能的焊接接頭是關(guān)鍵焚卖。因此汹魁，要保持激光深熔焊接過程小孔和熔池的穩(wěn)定性。

主要從兩方面考慮：一方面晰绎，從焊接工裝和設(shè)備保障的角度要保持高精度的裝夾和激光的聚焦寓落、對中，保持機(jī)器人（或數(shù)控機(jī)床）控制焊接工作頭運(yùn)動過程中有較高的重復(fù)定位精度和軌跡定位精度荞下，必要的時候采用適當(dāng)?shù)母櫹到y(tǒng)伶选；另一方面，由于液態(tài)鋁合金流動性良好尖昏、表面張力低仰税、熔池穩(wěn)定性差，同時，鋁元素的電離能低陨簇，焊接過程中光致等離子體易于過熱和擴(kuò)展吐绵，也導(dǎo)致焊接穩(wěn)定性差，因此應(yīng)該從焊接冶金的角度開展研究河绽。

（1）鋁合金對激光束具有極高的表面初始反射率高（對CO2激光超過90%己单，對YAG激光接近80%），這就要求在熔池形成之前需要較大的激光功率葵姥；

（2）由于冶金和工藝等多重因素的影響荷鼠，鋁合金激光焊接過程較容易產(chǎn)生氣孔；

（3）鋁合金屬于典型的共晶合金献舍，在激光焊接快速凝固條件下更容易產(chǎn)生熱裂紋逛指；

（4）激光焊接間隙適應(yīng)性小，對焊件的裝配精度要求較高苟及；

（5）鋁合金線膨脹系數(shù)大骤转，易產(chǎn)生焊接變形；

（6）鋁合金的導(dǎo)熱率較大夷钥，冷卻時間短锚蛀，熔池冶金反應(yīng)不充分，容易導(dǎo)致缺陷婿残；

（7）液態(tài)鋁合金流動性良好核宿，表面張力低，熔池穩(wěn)定性差襟腹。

激光焊接技術(shù)是航空航天領(lǐng)域鋁合金焊接最有效方法之一

激光焊接技術(shù)仍然是目前航空航天領(lǐng)域鋁合金焊接的最有效方法之一顾篡。隨著不斷地試驗(yàn)和研究，激光焊接逐漸展現(xiàn)出其良好的工藝性能及焊后力學(xué)性能摊哟。與傳統(tǒng)的TIG焊在竹、MIG焊相比，激光焊接具有焊接質(zhì)量高梅屉、精度高值纱、速度快等特點(diǎn)，是當(dāng)前發(fā)展最快坯汤、研究最多的方法之一虐唠。近年來，國際上眾多科研人員針對鋁合金激光焊接開展了大量研究惰聂，逐步形成了較為可靠的鋁合金激光焊接技術(shù)凿滤。

激光焊接機(jī)身壁板對比傳統(tǒng)的鉚接機(jī)身壁板而言，具有明顯的減重效果庶近，能改善連接部位的性能，同時具有降低制造成本、提高生產(chǎn)效率等多方面的優(yōu)點(diǎn)鼻种。但是反番，激光焊接造成的應(yīng)力集中和變形問題，卻是鉚接過程所不存在的叉钥。大型客機(jī)機(jī)身壁板激光焊接工藝屬于大尺寸罢缸、小厚度、多焊縫的復(fù)雜焊接工藝码累，其變形過程甚為復(fù)雜譬椰。

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