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       設(shè)備 

       該技術(shù)對(duì)于設(shè)備的要求較高，有資料表明：空客公司的焊接設(shè)備（圖5）主要由激光焊接系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、焊接跟蹤系統(tǒng)、焊縫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、工裝夾具系統(tǒng)和控制系統(tǒng)6部分組成[3]。其中激光焊接系統(tǒng)是整個(gè)設(shè)備的核心，主要用于激光的產(chǎn)生與傳輸；運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)將保證整個(gè)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)精度；焊接跟蹤系統(tǒng)主要用于焊縫的定位及調(diào)整；焊縫檢測(cè)系統(tǒng)用于焊接過(guò)程中焊接質(zhì)量的監(jiān)測(cè)以及焊后焊縫質(zhì)量的檢測(cè)；工裝夾具系統(tǒng)用來(lái)實(shí)現(xiàn)蒙皮與長(zhǎng)桁的裝夾定位，在激光焊接過(guò)程中由于對(duì)焊前裝配要求嚴(yán)格，必須設(shè)計(jì)一個(gè)特殊的非標(biāo)夾具用于長(zhǎng)桁的裝夾，這個(gè)夾具應(yīng)同時(shí)具備夾緊和導(dǎo)向功能，而蒙皮的夾持由全型面的真空吸附模胎實(shí)現(xiàn)；而以上系統(tǒng)在集成后由中央控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)整個(gè)設(shè)備的控制。本節(jié)只重點(diǎn)討論激光焊接系統(tǒng)的選型及比較。

       激光焊接系統(tǒng)主要由激光器、焊接工作頭及送絲送氣系統(tǒng)構(gòu)成。焊接時(shí)，兩臺(tái)完全相同的激光器從長(zhǎng)桁兩側(cè)進(jìn)行同步焊接，可以減少焊接變形并控制焊縫內(nèi)氣孔數(shù)量。 

       在激光器的選擇方面，德國(guó)和法國(guó)的空客公司分別采用了不同類(lèi)型的激光器，其中法國(guó)空客采用的是兩臺(tái)Nd:YAG固體激光器，而德國(guó)空客采用了2臺(tái)CO2激光器，而這兩種激光器在進(jìn)行這種工藝焊接時(shí)也各有特點(diǎn)。兩種激光器的比較見(jiàn)表1。從中可以發(fā)現(xiàn)：CO2激光器的波長(zhǎng)較大，因此在焊接鋁合金過(guò)程中，激光更容易被反射；同時(shí)光斑直徑較小、光束能力分布集中、質(zhì)量較好。

       在使用上述兩種不同類(lèi)型的激光進(jìn)行焊接時(shí)，與Nd:YAG激光焊接相比，由于其光斑直徑較小，使用CO2 激光器的焊縫截面積較?。ㄒ?jiàn)圖6）、其形成氣孔的趨勢(shì)較大、焊前裝配較為嚴(yán)格、熱裂紋的傾向較小。而在使用Nd:YAG激光焊接時(shí)，所需的焊接能量較大、焊接完成后試板的翹曲變形以及角變形較大，達(dá)到CO2焊接變形的1.5~2倍。另外，在使用CO2激光焊接時(shí)，整個(gè)焊接過(guò)程明顯較為安靜，焊煙、飛濺較少，普通空氣刀的使用即能很好地保護(hù)鏡片，提高鏡片的使用壽命。最后，由于CO2激光只能通過(guò)銅鏡的反射傳輸，整個(gè)傳輸光路龐大而復(fù)雜；而YAG 激光能通過(guò)光纖傳輸，因此YAG 焊接系統(tǒng)的傳輸過(guò)程更柔性。

       綜上所述，這兩種焊接系統(tǒng)各有優(yōu)缺點(diǎn)并均已用于空客型號(hào)的生產(chǎn)。近年來(lái)，光纖激光器發(fā)展的突飛猛進(jìn)，在具備與CO2激光器相近的光束質(zhì)量的同時(shí)，其傳輸也能通過(guò)光纖實(shí)現(xiàn)，兼具了兩種傳統(tǒng)激光器的特點(diǎn)。上飛公司同哈爾濱工業(yè)大學(xué)一起基于該焊接系統(tǒng)完成了相關(guān)基礎(chǔ)試驗(yàn)，并取得了較好的結(jié)果。 

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展望
       復(fù)合材料具有高的比強(qiáng)度和比模量、良好的結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)性和抗疲勞特性等優(yōu)點(diǎn)[7]，因此復(fù)合材料的大量應(yīng)用已經(jīng)成為民機(jī)發(fā)展的重要趨勢(shì)之一。但以美國(guó)鋁業(yè)（Alcoa）和加拿大鋁業(yè)（Alcan）為代表的公司也積極開(kāi)展新型鋁鋰合金的研發(fā)，這些第3代鋁鋰合金在保持了以往鋁鋰合金密度低，比強(qiáng)度、比剛度高等優(yōu)異性能的同時(shí)，還具備了材料各向異性低、損傷容限高、耐腐蝕性好及加工性能好等特點(diǎn)。因此針對(duì)這種材料開(kāi)展雙光束激光焊接技術(shù)極具意義。另外，由于在飛機(jī)服役過(guò)程中，上下壁板結(jié)構(gòu)受力情況不同，將此技術(shù)應(yīng)用于飛機(jī)的上壁板還面臨提高整體結(jié)構(gòu)的損傷容限能力的挑戰(zhàn)。而鑒于國(guó)內(nèi)已經(jīng)開(kāi)展了相關(guān)技術(shù)的研發(fā)并取得初步進(jìn)展，但離最終的型號(hào)使用需求還有一段距離，變形控制及矯形技術(shù)等研究將是后期工作的重點(diǎn)。