激光焊接技術的發展新方向

塑料激光焊接技術是集激光技術、焊接技術、自動化技術、材料技術、機械制造技術和產品設計于一體的綜合技術，最終體現為專用設備和技術。作為先進制造技術的重要組成部分，激光焊接技術在未來航空制造業中有著廣闊的應用前景。激光焊接技術的發展方向主要包括以下幾個方面

1.填充焊絲激光焊接

激光焊接機激光焊接一般不填充焊絲，但對焊件組裝間隙要求較高，在實際生產中有時難以保證，限制了其應用范圍。采用填充激光焊接，可以大幅度降低組裝間隙的要求。舉例來說，板厚2mm的鋁合金板材，如果不使用填充焊絲，板材之間的間隙必須為零成型良好。例如，采用φ1.6mm的焊絲作為填充金屬，即使間隙增加到1.0mm，也能保證焊接的良好成形。另外，填充焊絲可以調整化學成分，進行厚板的多層焊接。

2.光束旋轉式激光焊接

使激光束旋轉焊接的方法也可以大大降低焊件組裝和光束對中的要求。例如，當對接2毫米厚的高強度合金鋼板時，允許接縫組裝間隙從0.14毫米增加到0.25毫米；對于4毫米厚的板，從0.23毫米增加到0.30毫米。光束中心和焊接中心的對準允許誤差從0.25毫米增加到0.5毫米。

3.激光焊接質量的在線檢測和控制

利用等離子體的光、聲、電荷信號檢測激光焊接過程，近年來成為國內外研究的熱點，少數研究成果達到閉環控制的程度。激光焊接質量檢測和控制系統中使用的傳感器及其功能簡要介紹如下

一、等離子監測傳感器。

1)等離子體光學傳感器(PS):其作用是收集等離子體的特征光和紫外線信號。

2)等離子電荷傳感器(PCS):利用噴嘴作為探針，檢測等離子帶電粒子(正離子、電子)在噴嘴和工件之間的電位差。

二、系統功能。

1、識別激光焊接過程的方法。穩定的深熔焊接過程有等離子體，PS、PCS信號強

穩定的導熱焊接過程，不產生等離子體，PS、PCS信號幾乎為零

等離子體穩定的焊接過程中，等離子體間歇產生和消失，PS和PCS信號間歇上升和下降。

2、診斷輸送到焊接區域的激光功率是否正常。當其他參數一定時，PS和PCS信號的強度與進入焊接區域的功率有關。通過對PS和PCS信號的監測，可以了解到導光系統是否正常，焊接區域功率是否波動。

3、噴嘴高度自動跟蹤。PCS信號隨噴嘴-工件距離增加而減小。采用此法則進行閉環控制，可保證噴嘴-工件距離不變，實現高度自動跟蹤。

4、焦點位置自動優化和閉環控制。在深熔焊范圍內，當光束焦點位置波動時，PS收到的等離子體光信號也會發生變化，PS信號*小于*佳焦點位置(此時小孔*深)。根據發現的規律，可以實現焦點位置的自動優化和閉環控制，使焦點位置波動小于0.2毫米，熔化深度波動小于0.05毫米。