雙光束激光焊接在汽車加工領域的應用研究

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較好，拉伸試驗斷裂在母材，且具有良好的工藝重復性

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，可實現異種材料質優焊接。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 。

1、鈦合金雙光束激光焊接焊縫成形

　　1.5mm 厚鈦合金雙光束激光焊和 TIG 焊焊縫表面成形對比如圖 1所示，可看出傳統 TIG 焊工藝無論是焊縫正面還是背面的寬度均遠大于雙光束激光焊。因此，雙光束激光焊接焊縫及熱影響區寬度均遠小于TIG 焊。

2、鈦合金雙光束激光焊接變形

　　為定性描述雙光束激光焊接對焊接變形的控制，對比測量平板 TIG焊和雙光束激光焊在縱向撓曲變形和橫向角變形的大小，如圖 2 所示。TIG 焊縱向較大撓曲變形高達14.3mm，雙光束激光焊只有 2.7mm ；TIG 焊橫向較大角變形 8.6°，雙光束激光焊只有 2.4°。

3、鈦合金雙光束激光焊接力學性能

　　鈦合金焊接接頭的室溫平均抗拉強度為 1040.2MPa，與母材的抗拉強度相當。焊接接頭的斷裂位置均在母材區域，說明焊縫的抗拉強度稍高于母材，與采用單光束激光焊接鈦合金的力學性能大致相當。

4、鈦合金薄壁結構件雙光束激光焊接

　　針對某鈦合金薄壁結構件縱縫雙光束焊接，采用琴鍵式工裝夾緊，焊縫正面、背面同時有氬氣保護，為避免焊接過程中熱變形導致間隙及錯邊變形，在縱縫焊接前先進行兩端定位焊，較大間隙、錯邊量可達0.2mm。 對產品進行X射線檢測，未發現超標缺陷，滿足設計要求的QJ1666A-2011 Ⅱ級焊縫質量標準要求，采用三坐標測量儀對焊后直線度、圓度進行測量，達到設計指標，無需焊后矯形。