精密激光焊接在航空工程的应用研究

第３０卷第２期

２０１０年４月

应用激

光

Ｖ０１．３０，Ｎｏ．２Ａｐｒｉｌ２０１０

ＡＰＰＬｆＥＤＬＡＳＥＲ

精密激光焊接在航空工程的应用研究＊

张桂华”，

王菲，

陈皲忮，王琳，李丽，

蔡伟，

．

张珊

（天津激光技术研究所，天津３００１９２）

提要对激光精密焊接方法在航空工程中的应用进行了深入探讨，首先对影响焊接质量的相关因素进行了实验研究，并对焊件进行了例行试验。结果表明，焊缝的性能质量达到了产品的设计要求；而且在提升效率降低成本方面做了大量的工作，从而破解了激光焊接工程应用的效益瓶颈。有关工作得到企业的认可，激光焊接被纳入飞机制造的工艺路线之中，成为激光焊接实际应用的案例。

关键词激光焊接；工程应用；工艺参数；焊接质量；效率提升

ｄｏｉ：１０．３７８８／ＡＬ２０１０３００２．０１１１

ＴｈｅＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＰｒｅｃｉｓｉｏｎＬａｓｅｒ

ＺｈａｎｇＧｕｉｈｕａ，

ＷｅｌｄｉｎｇｉｎＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ

ＷａｎｇＦｅｉ，ＣｈｅｎＸｉａｏｘｉａｏ，ＷａｎｇＬｉｎ，ＬｉＬｉ，ＣａｉＷｅｉ，ＺｈａｎｇＳｈａｎ

（ＴｉａｎｊｉｎＬａｓｅｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｔｉａｎｊｉｉｎ３００１９２，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ

Ｔｈｅｐｒｅｃｉｓｉｏｎｌａｓｅｒｗｅｌｄｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎａｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ

ｏｎ

ａｒｅ

ｉｎｓｉｇｈｔｆｕｌｌｙｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅ

ａｒｅ

ｅｘ—

ｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｆｌｕｅｎｔｉａｌｆａｃｔｏｒｓｏｆｗｅｌｄｉｎｇｑｕａｌｉｔｙｉｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ，ａｎｄｔｈｅｒｏｕｔｉｎｅｔｒａｉｌｓ

ｔｅｓｔｅｄ

ｏｎ

ｔｈｅｗｅｌｄｍｅｎｔ．

Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｑｕａｌｉｔｙｏｆｗｅｌｄｉｎｇｌｉｎｅｓｈａｖｅｒｅａｃｈｅｄｔｈｅｄｅｓｉｇｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ａｎｄｈａｖｅｄｏｎｅ

ａ

ｌｏｔｗｏｒｋｉｎｉｍｐｒｏｖｉｎｇｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｒｅｄｕｃｉｎｇｃｏｓｔｓ，ｗｈｉｃｈｂｒｏｋｅｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆｔｈｅｂｏｔｔｌｅｎｅｃｋｉｎ

ｅｎ—

ｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｌａｓｅｒｗｅｌｄｉｎｇ．Ｔｈｅｒｅｌｅｖａｎｔｗｏｒｋｈａｓｂｅｅｎｒｅｃｏｇｎｉｚｅｄｂｙｔｈｅｉｎｖｏｌｖｅｄｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ．ＬａｓｅｒｗｅｌｄｉｎｇｈａｓｂｅｅｎｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄｉｎｔｏｔｈｅａｉｒｃｒａｆｔｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＫｅｙｗｏｒｄｓ

ｐｒｏｃｅｓｓ

ｌｉｎｅ

ａｓａ

ｐｒａｃｔｉｃａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ

ｃａｓｅ．

ｌａｓｅｒｗｅｌｄｉｎｇ；ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ；ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒ；ｗｅｌｄｉｎｇｑｕａｌｉｔｙ；ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ

Ｏ

引言

激光焊接具有诸多优点，如速度快、焊缝和热

程应用的效益瓶颈。质量和效益促成企业对激光焊接的认可，将激光焊接正式纳入某飞机制造的工艺路线之中。目前，已多批次完成了该飞机一精密部件的焊接，成功配套，成为激光焊接工程应用的实际案例。

影响区窄、变形小、不同种类材料焊接、不同规格与形状焊接等，因而在制造领域具有极大的应用潜力，尤其在航天航空工程中有较强的需求。目前，国内外对激光焊接的研究多限于激光焊接机理、激光焊接方法及工艺等［１＿１０］，相关的研究结论虽然对实际生产具有指导意义，但真正将研究成果成功用于工程的实例则鲜有报道。本文正是基于这一现实，致力于工程应用的研究与开发，对激光精密焊接方法在航空工程中的实际应用进行了深入探讨。首先对影响焊接质量的相关因素进行了大量的实验研究，确保在技术上可行，满足工程的质量要求；同时，多途径提高焊接效率，降低产品成本，破解工

ｌ实验条件与方法

精密部件由连接板和３个销轴装配而成，材料皆为４５８钢。连接板的尺寸为１４．５ｍｍ×５．５ｍｍ×０．８ｒａｍ，在大面上钻有３个西ｌｒｎｍ的小孔；３个销轴西２ｍｍ，在轴端有垂ｌｍｍ×０．７ｍｍ的轴颈，与连接板的小孔配合。焊接部位：每个销轴一处圆周焊，两处点焊，精密部件结构及焊接部位示意图见

图１。

’基金项目：天津市转制院所技术开发扶持基金资助项目（项目编号：ＹＳＫ２００６—０９）．

”通信作者：张桂华（１９６４一），女，天津人，所长，正高级工程师，主要从事激光加工技术方面的研究。Ｅｍａｉｌ：ｊｇｓｚｇｈ＠ｓｏ—

ｈｕ．ｃｏｒｎ

收稿日期：２００９—１１—２０

一１１１—

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