作為高能量密度束流的一種新型光源和熱源，激光廣泛應(yīng)用于材料加工領(lǐng)域，近十幾年來得到了迅速發(fā)展�？萍歼M(jìn)步和市場(chǎng)需求使各種新型工業(yè)用激光器的光束質(zhì)量不斷提高，輸出功率不斷增加，設(shè)備成本逐漸降低，推動(dòng)了激光材料加工，特別是激光焊接技術(shù)的發(fā)展。
目前，激光焊接技術(shù)幾乎已涉及各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域。在航天業(yè)，尤其是武器裝備和航天飛行器結(jié)構(gòu)制造中，激光焊接方法能夠顯著降低成本、提高生產(chǎn)效率、減輕武器和飛行器的重量，成為傳統(tǒng)焊接技術(shù)的有效補(bǔ)充，并顯示出某些獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。
激光焊接的特點(diǎn)
作為材料加工熱源，激光束的突出優(yōu)點(diǎn)是普通光源所無法比擬的。與傳統(tǒng)的焊接方法相比，激光焊接具有以下特點(diǎn)：
a.光束能量密度高，焊點(diǎn)極小，光束無惰性，因此加熱和冷卻速度極快，熱影響區(qū)和熱變形極小，可避免熱損傷。適用于焊接熱敏元件、彈性元件和高精度零件。
b.可通過反射鏡（棱鏡）或光纖改變光路，可達(dá)性好，可在其他焊接方法難以接近的工件任意部位進(jìn)行焊接，能透過透明體進(jìn)行焊接。
c.焊接時(shí)工件不受接觸力；不用電極，可焊接絕緣材料；鐵磁性材料焊接后不充磁。
d.具有熔池凈化效應(yīng)，能凈化焊縫金屬。在焊接時(shí)，由于激光的作用，焊點(diǎn)的金屬熔化并有一部分汽化。由于雜質(zhì)吸收光能的效率高，所以雜質(zhì)首先被汽化逐出，從而使焊縫中的雜質(zhì)含量減少。
e.易于與電弧或電阻等其他熱源進(jìn)行復(fù)合熱源焊接。
此外，激光焊接還具有低夾具費(fèi)用、高可控性、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)。激光焊接沒有電子束焊接那樣產(chǎn)生x射線的危險(xiǎn)，不受電磁場(chǎng)干擾，在部分領(lǐng)域可以代替同是高能束的真空電子束焊接。隨著航天新材料、新結(jié)構(gòu)的不斷涌現(xiàn)，激光焊接的應(yīng)用將越來越重要。
激光焊接在航天產(chǎn)品中的應(yīng)用
武器裝備和航天飛行器的批量化投產(chǎn)及產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)的不斷提高對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)性能、生產(chǎn)工藝和加工效率提出了更高的要求。而激光焊接技術(shù)在高質(zhì)高效的加工領(lǐng)域所體現(xiàn)的優(yōu)異性能使得該焊接技術(shù)成為解決某些技術(shù)難題的有效工藝手段之一。
1.熱敏材料壓環(huán)的脈沖激光點(diǎn)焊
閥芯的熱敏材料采用0.5mm寬的壓環(huán)緊固，壓配合后進(jìn)行點(diǎn)焊，熔深要求大于1mm。電阻點(diǎn)焊在如此窄的范圍內(nèi)不可能達(dá)到1mm熔深，而電子束焊接的起、收束流有熱慣性，焊接過程對(duì)熱敏材料有影響。采用脈沖激光點(diǎn)焊時(shí)，光束無惰性、深寬比大，滿足要求。
2.鐵磁材料上抗裂填料點(diǎn)焊
燃燒室外壁在電子束焊接前必須填加抗裂合金才能有效防止焊接裂紋的產(chǎn)生。電子束焊接過程中不能有磁性干擾，若被焊材料是鐵磁性材料，采用電阻點(diǎn)焊抗裂合金時(shí)，焊槍與工件形成電流回路，使被焊材料具有很強(qiáng)的磁場(chǎng)，嚴(yán)重干擾電子束焊接。而激光點(diǎn)焊為非接觸無電極，焊點(diǎn)純凈，質(zhì)量高，因此采用激光點(diǎn)焊有利于進(jìn)行后續(xù)電子束焊接。
3.鈦合金飛行舵翼激光焊
飛行舵翼是典型的輕質(zhì)化、高剛度的t形接頭復(fù)雜型面鈦合金結(jié)構(gòu)件，一般由舵芯和蒙皮組成，以鈦合金材料為主，外型面為空間曲線型面，焊接要求連接強(qiáng)度高，焊后外形規(guī)整。對(duì)于飛行舵翼焊接來說，關(guān)鍵在于焊點(diǎn)熔池保護(hù)和焊縫軌跡的精確控制（包括焊縫盲焊對(duì)中和焊縫順序控制），因此具有柔性、能量密度高且易于控制的激光焊接就成為優(yōu)選工藝。舵翼焊接過程采用計(jì)算機(jī)編程，以實(shí)現(xiàn)焊接軌跡和激光焊槍姿態(tài)的精密調(diào)整，并實(shí)現(xiàn)焊接過程與局部保護(hù)等工藝技術(shù)的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)控制，保證焊接質(zhì)量。
4.燃料貯箱加強(qiáng)筋條激光焊代鉚
火箭鋁合金燃料貯箱筋條與蓋板的連接主要采用鉚接方式，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)件重量增加，而且鉚接部位容易腐蝕，工作量大。若采用激光焊接方法連接，則具有較高的連接強(qiáng)度和焊縫質(zhì)量，焊接過程能量集中且易于精確控制，焊后扭曲變形小。用激光焊接技術(shù)取代傳統(tǒng)的鉚接可以改變結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，大大減輕構(gòu)件重量，還可以提高接頭強(qiáng)度、耐腐蝕性及生產(chǎn)效率，降低制造成本。
結(jié)束語
激光焊接技術(shù)是集激光技術(shù)、焊接技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、材料技術(shù)、機(jī)械制造技術(shù)及產(chǎn)品設(shè)計(jì)為一體的系統(tǒng)工程，其應(yīng)用過程中需將機(jī)理研究、焊接工藝、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、設(shè)備制造有機(jī)結(jié)合起來，發(fā)揮整體功能。隨著航天制造業(yè)的發(fā)展，激光焊以其高能量密度、深穿透、高精度和強(qiáng)適應(yīng)性等優(yōu)點(diǎn)，在航天產(chǎn)品生產(chǎn)中充分發(fā)揮了先進(jìn)、快速和靈活的加工特點(diǎn)，使產(chǎn)品重量明顯減輕，焊接質(zhì)量顯著提高。21世紀(jì)激光焊接技術(shù)在航天材料連接領(lǐng)域必將發(fā)揮愈來愈重要的作用。