能源危機的持續發酵、歐盟“碳稅”的征收都必將促使航空公司對民用客機提出更加明確的減重要求。20世紀90年代起，經過近10年的研究，空客公司成功地將雙光束激光焊接技術應用於(yu) 鋁合金機身壁板結構，替代了傳(chuan) 統的鉚接結構（圖1），使飛機機身的結構概念從(cong) 組裝結構過渡到整體(ti) 結構。該技術針對機身壁板的蒙皮- 長桁結構，利用兩(liang) 台完全相同的CO2 激光器在長桁兩(liang) 側(ce) 進行雙側(ce) 同步焊接，該技術避免了傳(chuan) 統的單麵焊雙麵成形工藝對蒙皮完整性的破壞，具有極大的優(you) 越性。有資料表明：采用該技術在不降低結構強度及疲勞壽命的前提下，能減少5%~10% 的結構重量，並降低成本15%，提高了生產(chan) 效率[1-3]。

       雙光束激光焊接技術簡述 

       雙光束激光焊接技術最早是由德國的Bias（不萊梅射線研究所）、Gkss（亥姆霍茲(zi) 聯合會(hui) ）、Fraunhofer（弗勞恩霍夫材料與(yu) 射線研究所）、LZH（漢諾威激光研究所）、亞(ya) 琛工大等眾(zhong) 多科研院所一起參與(yu) 完成的。同時，相關(guan) 焊接設備由Schuler-held、M.torres、Rofin 等公司提供。激光焊接技術也成為(wei) 了德國航空業(ye) 的重點發展技術之一。除了已經研製成功的激光焊接蒙皮- 長桁結構以外，其他的激光焊接應用也正處於(yu) 研發階段。這些應用包括利用機器人焊接角片、焊接Al-Mg-Sc 材料的著陸襟翼結構以及激光焊接鋁- 鈦異種材料航空座椅滑軌[3-4]。 

       雙光束激光焊接技術最早用於(yu) 空客A318的前機身以及中後機身兩(liang) 塊壁板的生產(chan) 製造，並在裝機之前通過了FAA（美國聯邦航空管理局）的適航認證。圖2 為(wei) 德國空客車間的雙光束激光焊接生產(chan) 線，隨著3條焊接生產(chan) 線的購置安裝，焊接機身壁板於(yu) 2001年在德國諾登哈姆的空客車間內(nei) 實現了批量生產(chan) 。另外，隨著此項技術的不斷成熟，包括A340、A380 在內(nei) 的機型也都采用了激光焊接壁板，且壁板的數量也從(cong) 開始的2塊（總計110m 焊縫），到最多使用14塊激光焊接壁板（總計約798m焊縫）。空客的最新型號A350在設計初期也準備采用激光焊接鋁鋰合金壁板，並且使用壁板數量進一步增加；然而，波音公司的787夢幻客機取得了商業(ye) 成功，迫使A350改變原有計劃，將複合材料大量應用於(yu) 機身機構[5]。因此，A350暫不采用該技術，但是可以預見在未來很長一段時間，金屬材料仍會(hui) 在飛機的主要型號中大量使用，同時空客還在研究將此技術推廣應用於(yu) 飛機機身上壁板[6]，因此該技術的應用仍然值得期待。

       這套工藝的焊接對象主要包括單曲壁板和雙曲壁板，其中雙曲壁板中的焊縫是較為(wei) 複雜的空間曲線，對整個(ge) 焊接設備和工藝提出了較高的要求。圖3為(wei) 雙曲壁板雙光束激光焊接的整個(ge) 工藝流程，包括蒙皮拉伸成形→蒙皮三維表麵加工→蒙皮三維輪廓加工→裝夾→激光焊接→噴丸處理→熱處理→表麵防腐處理8個(ge) 步驟[4]。

       根據美國鋁業(ye) 公司（Alcoa）的介紹，長桁焊接前的蒙皮曲線形狀是用時效蠕變方法成形出來的。這樣的機身蒙皮重量輕、強度高、耐蝕，而且材料的損傷(shang) 容限較高。在進行激光焊接的過程中，由於(yu) 鋁合金的熱膨脹係數較大、彈性模量較小，而且，雙激光束雙側(ce) 同步焊接的熱源具有特殊性加之金屬板材的尺寸較大並且厚度較薄，再者，蒙皮上多道焊縫會(hui) 導致焊接應力分布比較複雜，上述因素將導致在焊接過程中產(chan) 生失穩變形。因此噴丸處理在提高材料疲勞性能的同時，還具備矯形的作用。#p#分頁標題#e# 

       圖4為(wei) 世界最大飛機A380 客機使用雙光束激光焊接的機頭下壁板，焊接選用的材料為(wei) AA6013( 蒙皮材料)/AA6056( 長桁材料)，與(yu) 傳(chuan) 統的6061 鋁合金相比，這兩(liang) 種材料具有良好的焊接性能，材料本身具備中等強度，同時還具備優(you) 異的損傷(shang) 容限性能。填充材料選用流動性較好的4047 鋁合金焊絲(si) 。