激光技術(shù)以其高能量密度、高精度和非接觸等優(yōu)勢(shì)，已成為先進(jìn)制造領(lǐng)域的重要加工手段。然而，隨著材料體系和結(jié)構(gòu)形式不斷復(fù)雜化，單一激光工藝在高反射材料加工、異種材料連接以及極端性能要求下，逐漸顯現(xiàn)出效率、穩(wěn)定性與質(zhì)量控制方面的瓶頸。
在此背景下，激光復(fù)合制造技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。該技術(shù)通過激光與其他能量形式或加工方式的深度協(xié)同，在同一制造過程中實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，形成“1+1>2”的綜合效應(yīng)，正成為推動(dòng)高端制造向智能化、柔性化和高可靠性演進(jìn)的重要技術(shù)路徑。
激光復(fù)合制造并非簡單的工藝疊加，而是通過對(duì)能量輸入方式、作用順序和加工空間的精確控制，使多種加工機(jī)理在材料改性、熱管理和幾何成形方面形成協(xié)同。其核心體現(xiàn)在以下三個(gè)層面：
能量協(xié)同
通過引入輔助能量對(duì)材料進(jìn)行預(yù)熱、激勵(lì)或狀態(tài)調(diào)控，改善激光能量耦合條件，提升加工效率與過程穩(wěn)定性。
工藝協(xié)同
在同一加工循環(huán)內(nèi)集成多種工藝，由不同工藝分別完成最擅長的任務(wù)，實(shí)現(xiàn)高效分工與連續(xù)制造。
性能協(xié)同
復(fù)合加工獲得的零件或連接接頭，在組織質(zhì)量、力學(xué)性能和可靠性等方面，達(dá)到或接近單一工藝難以實(shí)現(xiàn)的綜合水平。
1. 激光-電弧復(fù)合焊接
激光與電弧在同一熔池內(nèi)協(xié)同作用，結(jié)合激光高能量密度與電弧良好的填充和穩(wěn)定能力。該技術(shù)在保證焊接熔深的同時(shí)，提高了焊接速度和裝配間隙適應(yīng)性，并有效降低飛濺和氣孔風(fēng)險(xiǎn)，尤其適用于中厚板結(jié)構(gòu)及高反射金屬焊接。
典型應(yīng)用領(lǐng)域
船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)件拼接、新能源汽車電池托盤及長焊縫鋁合金結(jié)構(gòu)制造。
2. 激光-超聲輔助加工
在激光焊接或熔覆過程中引入高頻超聲振動(dòng)，通過聲流與空化效應(yīng)改善熔池內(nèi)部狀態(tài)。該方式可細(xì)化晶粒組織，促進(jìn)氣體逸出，降低氣孔和熱裂紋發(fā)生概率，顯著提升輕質(zhì)合金焊接和熔覆層的組織質(zhì)量與服役性能。
典型應(yīng)用領(lǐng)域
航空航天鋁合金和鎂合金結(jié)構(gòu)件、高端零部件再制造與表面強(qiáng)化。
3. 激光-數(shù)控復(fù)合增減材制造
將激光增材制造與車削、銑削等數(shù)控減材加工集成于同一設(shè)備和統(tǒng)一坐標(biāo)系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)增材構(gòu)建與精密加工的連續(xù)銜接。該模式遵循“增材構(gòu)建整體形體、減材保證精度與表面質(zhì)量”的原則，有效彌補(bǔ)純?cè)霾闹圃煸诔叽缇取⒈砻尜|(zhì)量及復(fù)雜內(nèi)腔加工方面的不足。
典型應(yīng)用領(lǐng)域
航空航天大型整體結(jié)構(gòu)件、復(fù)雜隨形冷卻模具及高性能功能部件。
航空航天制造對(duì)結(jié)構(gòu)減重、性能穩(wěn)定性和可靠性要求極高，是激光復(fù)合制造技術(shù)的重要應(yīng)用與驗(yàn)證場景。
異種材料連接
通過激光與釬焊、擴(kuò)散焊或攪拌摩擦焊等工藝復(fù)合，可在降低脆性相生成風(fēng)險(xiǎn)的前提下，實(shí)現(xiàn)鋁合金、鈦合金及復(fù)合材料之間的高可靠連接，兼顧強(qiáng)度與服役安全性。
大型構(gòu)件高效制造
采用激光定向能量沉積與多軸數(shù)控加工復(fù)合方式，可實(shí)現(xiàn)大型承力結(jié)構(gòu)的近凈成形制造，顯著縮短制造周期，提高材料利用率，并為結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)提供更大自由度。
隨著傳感技術(shù)、數(shù)據(jù)分析和人工智能的發(fā)展，激光復(fù)合制造正由“工藝復(fù)合”向“智能融合”演進(jìn)。通過多傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)加工過程狀態(tài)，結(jié)合智能算法進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化與閉環(huán)控制，可顯著提升加工過程的穩(wěn)定性和一致性。在高能量密度、多能量耦合的復(fù)合加工場景中，穩(wěn)定可靠的工業(yè)溫控系統(tǒng)是工藝一致性的基礎(chǔ)，特域冷水機(jī)為激光復(fù)合制造提供持續(xù)、精準(zhǔn)的冷卻保障。
數(shù)字孿生技術(shù)的引入，將進(jìn)一步推動(dòng)復(fù)合制造工藝的虛擬驗(yàn)證與預(yù)測(cè)優(yōu)化，降低試錯(cuò)成本。
未來，模塊化、柔性化的復(fù)合制造單元將能夠根據(jù)不同制造需求快速重構(gòu)，實(shí)現(xiàn)多品種、小批量高端制造的高效交付。
激光復(fù)合制造正在重塑先進(jìn)制造的技術(shù)邊界。通過對(duì)多種加工機(jī)理的有機(jī)融合，它實(shí)現(xiàn)了從單一工藝優(yōu)化向系統(tǒng)性制造能力提升的跨越，正在航空航天、新能源、軌道交通等關(guān)鍵領(lǐng)域持續(xù)釋放工程價(jià)值。
當(dāng)激光與多種能量和工藝在制造過程中實(shí)現(xiàn)精確協(xié)同，“1+1>2”不再只是理念，而是高端制造持續(xù)演進(jìn)的現(xiàn)實(shí)路徑。
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