دلیل اینکه چرا جوشکاری هیبریدی{0}}لیزر به راه حل بهینه برای تولید هوافضا تبدیل شده است این است که به طور موثر تضاد بین جوشکاری دقیق اجزای ساختاری بزرگ و انحرافات مونتاژ را حل می کند. هنگام ساخت پانلهای بدنه یا مخازن سوخت موشک، این فناوری از قابلیت تغذیه سیم قوس برای جبران شکافهای مونتاژی که در امتداد درزهای جوش طولانی اجتنابناپذیر هستند، استفاده میکند و به طور قابل توجهی الزامات سختگیرانه برای دقت ابزار را کاهش میدهد. در همین حال، قوسهای هدایتشونده لیزری به نفوذ عمیق دست مییابند، و امکان تشکیل صفحات با ضخامت متوسط-از یک پاس جوش از یک طرف به شکل دوطرفه-با ورودی گرمای بسیار کم را ممکن میسازد، که تغییر شکل در اجزای نازک{{6}دیواره نازک را بهطور قابل توجهی کاهش میدهد و از شکلگیری پیش دینامیکی اطمینان میدهد. علاوه بر این، اثر هم افزایی منابع حرارتی دوگانه، چرخه حرارتی حوضچه مذاب را بهینه میکند، خروج گاز را تسهیل میکند، به طور موثری تخلخل و نقصهای ترکخوردگی رایج در آلیاژهای با استحکام بالا را سرکوب میکند و به ترکیبی عالی از راندمان بالا و کیفیت بالا دست مییابد.
جوشکاری هیبریدی{0}}لیزر، با مزایای نفوذ عمیق و سازگاری بالا، به فناوری اتصال هسته در تولید هوافضای مدرن تبدیل شده است. از چارچوب های پوسته هواپیما و مخازن موشک گرفته تا اجزای موتور، این فرآیند به طور گسترده برای مواد حیاتی مانند آلومینیوم، تیتانیوم و آلیاژهای دمای بالا اعمال می شود و به شدت از جهش به سمت هواپیماهای یکپارچه، سبک وزن و{3}}نسل بعدی{4} با کارایی بالا پشتیبانی می کند. در ساخت هواپیماهای بزرگ، این فناوری جایگزین پرچ های سنتی برای جوش-ساختارهای بدنه و پوسته های همزمان دو طرفه می شود. با انجام جوشکاری با سرعت بالا برای متعادل کردن حرارت ورودی، تغییر شکل پانل را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد. در همین حال، با استفاده از تغذیه سیم قوس الکتریکی برای جبران خطاهای مونتاژ، کیفیت جوشهای فوقالعاده-طول، دستیابی به یکپارچگی ساختاری و کاهش شدید وزن را تضمین میکند.
برای جوشکاری-قطعات استوانهای آلیاژ آلومینیوم با استحکام بالا مخازن سوخت برودتی (هیدروژن مایع/اکسیژن مایع) در وسایل نقلیه پرتاب، لیزر-جوشکاری هیبریدی قوسی عمدتاً برای رفع مشکل تکسویه-جوشکاری صفحهای دو طرفه{4}دوطرفه{4} استفاده میشود. در این سناریو، منبع حرارت مرکب از طریق اثر سوراخ کلید به صفحه نفوذ می کند، در حالی که قوس روی سطح پخش می شود و عناصر آلیاژی را تکمیل می کند. این ترکیب نه تنها راندمان جوشکاری را تا 3-5 برابر افزایش میدهد، بلکه مهمتر از آن، با کنترل گرادیان دما و سرعت خنکسازی حوضچه مذاب، به طور موثری تخلخل و نرم شدن اتصالات را که مستعد بروز آلیاژهای آلومینیومی-لیتیوم هستند، کاهش میدهد و به طور قابلتوجهی خاصیت مقاومت مکانیکی و پایین بودن مخزن را افزایش میدهد. جوش می دهد. در بخش موتورهای هوافضا، جوشکاری هیبریدی{13}}لیزر عمدتاً برای اتصال و تعمیر پوششهای آلیاژ تیتانیوم، تیغههای استاتور و اجزای محفظه احتراق استفاده میشود. از آنجایی که آلیاژهای تیتانیوم در دماهای بالا به اکسیژن، هیدروژن و نیتروژن بسیار حساس هستند و رسانایی حرارتی ضعیفی دارند، جوشکاری قوس الکتریکی سنتی به راحتی منجر به دانههای درشت و مناطق تحت تأثیر حرارت بسیار وسیع{15} میشود. جوشکاری ترکیبی از انرژی متمرکز لیزر برای حفظ عمق نفوذ استفاده میکند و در عین حال گرمای ورودی را به میزان قابل توجهی کاهش میدهد، ناحیه متاثر از گرما را به حداقل میرساند و زمان قرار گرفتن در معرض قطعه را در دمای بالا کوتاه میکند. علاوه بر این، عملکرد کمکی قوس، کیفیت سطح جوش را بهبود میبخشد، نقصهایی مانند برش را کاهش میدهد، تضمین کیفیت متالورژیکی عالی را برای اجزای موتور که دماهای بالا، فشارهای بالا و خستگی چرخه بالا را تحمل میکنند، ارائه میکند.
اگرچه جوشکاری هیبریدی{0}}لیزر پتانسیل زیادی در بخش هوافضا نشان میدهد، اما پذیرش گسترده آن همچنان با محدودیتهای فنی و هزینهای مواجه است. اولاً، جفت شدن پارامترهای فرآیند بسیار پیچیده است، با بیش از ده پارامتر مانند توان لیزر، قطر نقطه، جریان قوس، ولتاژ، فاصله سیم، و مقدار تمرکززدایی که با یکدیگر تعامل دارند، در نتیجه یک پنجره فرآیند نسبتاً باریک ایجاد میشود که در آن حتی نوسانات جزئی میتواند باعث بیثباتی جوش شود. ثانیاً، هزینه یکپارچه سازی و نگهداری تجهیزات بالا است، زیرا ترکیب-لیزرهای با قدرت بالا و روبات های جوشکاری دقیق نیاز به سرمایه گذاری قابل توجهی دارد و سطح بالایی از مهارت اپراتور را می طلبد. با نگاهی به آینده، انتظار میرود این فناوری به روشهای زیر توسعه یابد: (1) یکپارچهسازی فناوریهای هوش مصنوعی و همجوشی چند{6}}سنسوری (بصری، طیفی، صوتی) برای دستیابی به "کنترل حلقه بسته-" فرآیند جوشکاری. این سیستم می تواند انحرافات مونتاژ یا شرایط حوض مذاب را در زمان واقعی حس کند و به طور خودکار پارامترهای لیزر یا قوس را در عرض میلی ثانیه تنظیم کند و مشکلات پایداری فرآیند را به طور کامل حل کند.
(2) با افزایش قدرت لیزرهای آبی و سبز، جوشکاری کامپوزیت مواد بسیار بازتابنده برای آلیاژهای آلومینیوم و مس هوافضا از طریق روش "طول موج کوتاه + قوس" حاصل می شود و باعث بهبود بیشتر جذب انرژی و پایداری جوش می شود. (3) تقاضا برای ادغام ساختاری{4}}در هوافضا در حال رشد است، و جوشکاری کامپوزیت آینده به طور فزاینده ای بر اتصال فلزات نامشابه مانند فولاد-آلومینیوم و تیتانیوم{6}}آلومینیوم، شکستن ناسازگاری متالورژیکی، گلوگاه های ناسازگاری متالورژیکی، حمایت از گلوگاه های نور و کنترل دقیق مواد الکتریکی تمرکز خواهد کرد. نسل هواپیما
