發布日期：2022-04-17 點擊率：56
闡述了雙光束激光焊接技術特點及研究現狀，對鈦合金雙光束激光焊接工藝進行研究，采用雙光束激光焊能增強激光焊接的工藝適應性，減少焊接缺陷，焊接過程更加穩定。試驗研究表明，鈦合金雙光束激光焊焊縫成形良好，鈦合金雙光束激光焊接頭強度與母材相當。采用雙光束激光焊接某鈦合金薄壁結構件，滿足設計要求的焊縫質量標準要求。
因激光焊的激光束光斑直徑小，可精確控制焊接熱輸入，焊接線能量小，因此激光焊接變形和殘余應力均很小，同時焊接熱影響區窄、焊縫金屬晶粒粗化傾向小。
對于鈑金成形的薄壁結構件來說，由于成形精度難以控制，焊接裝配間隙較大，且存在一定的錯邊，同時鈦合金、鋁合金激光焊的氣孔傾向較大，給激光焊接技術在薄壁結構件的應用帶來了困難。
為解決常規單光束激光焊存在的局限性，將單光束激光分離成兩束激光，通過改變兩束激光能量配比、光束間距、排布方式，對激光焊接溫度場、流動場進行方便、靈活調節，改變匙孔的存在模式與熔池的流動方式，提高單激光焊的工藝適應性，為激光焊接工藝提供更加廣闊的選擇空間。雙光束激光焊接不僅擁有激光焊殘余應力變形小、接頭質量好等優點，且能較好解決常規激光焊接間隙適應性差、氣孔傾向大、合金元素燒損嚴重等問題 。
TIG 焊、激光焊、雙光束激光焊 3種焊接工藝在焊接殘余應力和變形、焊縫和熱影響區寬度、間隙和錯邊適應性、氣孔傾向、合金元素燒損和揮發等方面的比較如表 1 所示。可看出雙光束激光焊既保留了一般激光焊的優點，又克服了其固有缺陷。由此可見，雙光束激光焊技術是實現薄壁結構件優質化、高適應性焊接的重要技術途徑。
雙光束激光焊接技術發展現狀
1 雙光束激光焊接機理研究
雙光束激光基礎研究的重點集中在單光束與雙光束對比下的溫度場、流動場分布特征以及等離子體、匙孔穩定性等方面。
賓夕法尼亞大學 J.Hu 對雙光束激光焊接匙孔形貌進行了三維數值仿真計算，研究發現隨著兩束光光斑間距增加，由一個匙孔逐漸變為兩個，熔池尺寸增大 。曼徹斯特大學Blackburn 等采用高速攝像研究了鈦合金雙光束激光焊接等離子體特征，發現與單光束激光焊接相比，光致等離子體更加穩定，分析得出雙光束激光焊匙孔一直處于開放狀態，從而使得等離子體從匙孔中不斷逸出，匙孔內等離子體的壓力值始終保持在較低水平，因此不會出現劇烈的等離子體從匙孔內爆發而出的現象，焊接過程中飛濺較少 。
2 雙光束激光焊接應用研究
在航天領域，南非科學與工業研究中心國家激光中心（CSIR: National Laser Center）開展了用于導彈發動機殼體的馬氏體時效鋼激光焊接技術研究，分別采用單激光焊、雙光束激光焊以及脈沖激光焊 3 種工藝，結果表明雙光束激光焊的焊縫成形最好，拉伸試驗斷裂在母材，且具有良好的工藝重復性 [4]。
雙光束激光用于填絲釬焊、異種材料的焊接，能增強激光釬焊、填絲焊工藝的焊絲、釬料的熔化能力及過程穩定性，可實現異種材料優質焊接。采用雙光束焊接不等厚板，在汽車拼焊板加工領域已有一定的工業化應用 。
鈦合金雙焦點激光焊接技術研究
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