精密激光焊接在航空工程的应用研究(3)

验，效果十分明显，在其他工艺条件相同的情况下，和可靠性。上述的结果表明，激光焊接工程应用的５０ｍｍ的短焦透镜得到了如图４的焊缝，而ｌＯＯｍｍ质量条件已得到满足。

的长焦透镜得到如图２所示的效果。

２．２破解效益瓶颈是激光焊接工程应用的重要条件

激光焊接只有产生经济效益，才有实际意义。所以本工作从多方面着手，努力提高激光焊接的加工效率，降低产品的成本，最大限度地增加企业的效益。

２．２．１焊接夹具的设计与制造

当激光焊接工艺参数最佳匹配确定后，加工速

图４短焦透镜的焊缝

度成为定值，效率的再提升，只有减少工艺过程中的辅助时间。在本部件的焊接中，焊前的装夹定位是一项主要的辅助工作，所以设计制造了专用的焊接光束偏移对精密焊接的焊缝成形影响较大，操作上必须严格控制光束中心与焊缝中心的重合。用夹具。根据精密部件的外形，在夹具板上精密开孔，可手工快速将部件嵌入。在每块夹具板上，开２０孔，孔与孔的间隔严格控制，做到了多件装夹即能精果，凸缘整体向图的左侧偏移，而右侧剩之甚少，形密定位又稳定可靠。焊接过程是自动进行的，焊接成了不良焊接，而图２是控制中心重合的效果。

与装夹同步进行。所以每种焊况都制作两块夹具板，一块在线焊接，一块用于装夹，因两块夹具板能快速滑动交替，做到了不停机焊接，最大限度地减少了焊接的辅助时间。

２．２．２程序编制与控制设计

为充分利用激光出光时间进行焊接，本工作在程序与控制方面做了深入的开发与编制。一个焊接部位是一个子程序，其中镶嵌了电压、频率、脉宽设

图５光束偏移的影响

置，激光予燃与出光、光闸开关、气闸开关、轨迹运２．１．４部件垂直度的保证

行、功率递减等若干个小的子程序。每块夹具板上连接板与销轴装配后的垂直度是一个重要的指装了２０个待焊部件，在大程序的编制上，需调用单个焊接部位的子程序２０次，其中又加进了光闸关板小孔与销轴轴颈不同的加工精度与粗糙度进行焊闭、间隔快速运行及大程序运行结束机床快速回原接实验，确定达到要求的紧配合精度，用专门研制的点的子程序。在整个程序运行的过程中，激光不停，工装进行压合；同时焊前与焊后都用专用量具测量，用光闸动作控制焊接的进行，这样就最大限度地发保证本部件成品的垂直度达标。对加工精度、粗糙挥了设备的潜力，极大地提升了激光焊接的效率。

度较低的零件或配合松动的样件进行实验，垂直度３

结论

很难保证。

针对航空工程对激光焊接的需求及要求，进行

２．１．５焊缝的金相组织与硬度

。了有效的实验研究与开发工作。首先，从技术上保由于被焊材料含碳量较高，而且激光焊接加热证激光焊接工程应用的质量要求，深入进行了激光和冷却的速度极快，所以焊缝的金相组织有一定的焊接工艺（电压、频率、脉宽、焦距、焊速、气体等）实８基体验，确保焊缝的连接强度。又从零件的加工精度、粗的金相组织为珠光体＋铁素体，而焊缝的金相组织糙度、装配精度等方面保证部件要求的垂直度。同为混合马氏体。显微硬度的区别也十分明显，基体时严格控制光束的偏移量，保证焊缝的一致性，最终材料的ＨＶ∽约为２３０，而焊缝的ＨＶ㈣约为６００，所使焊缝的质量达标。同时多途径（夹具与定位、程序以焊缝的抗拉强度提高很多。焊件经例行的拉伸试与控制等）提高加工效率，降低产品成本，破解激光焊接工程应用的重大屏障即效益瓶颈。质量和效益

～】】３一

万方数据

２．１．３光束偏移的影响

０．２ｍｍ的偏移量进行实验，得到如图５所示的结标，直接影响部件的功能及后序。为此，首先对连接特点规律。在５００×的视场下，清晰可见４５验，断裂处在焊缝之外，证明焊缝有足够的连接强度