2195-T87铝锂合金是轻质高强的新一代航空材料，但相比于传统铝合金，铝锂合金的焊接难度更高。基于铝锂合金蒙皮-桁条结构的焊接需求，采用激光束圆形摆动的方式配合Al-Si焊丝对2195-T87铝锂合金T型接头进行双侧激光摆动焊接，对比摆动激光焊接与无摆动激光焊接所得接头的焊缝成形与组织特征，并探讨了热输入、摆动频率以及摆动幅度对焊缝成形质量的影响，最终获得了优化工艺参数下的接头横向与轴向拉伸强度，分析了通过光束摆动改善焊缝成形质量、提高接头强度的效果。结果表明，采用高焊速、低热输入与中等摆动幅度和摆动频率的双侧激光摆动焊接可改善焊缝表面成形质量，抑制气孔生成，细化焊缝晶粒，缩小等轴细晶区尺寸，进而提高接头的横向与轴向拉伸性能，所得接头的最大轴向拉伸强度为267 MPa，横向拉伸强度为420 MPa，对比无摆动焊接分别提高了123 MPa和95 MPa，达到了母材强度的45%和70%。

通过端接接头的激光-MAG复合焊接实验,研究了焊接方式、光丝间距、能量输入等对熔滴过渡行为及气孔缺陷特征的影响规律。研究结果表明:激光-MAG复合焊接比单激光焊更适用于端接接头的焊接,可以改善焊缝的成形,抑制气孔缺陷;激光引导方式优于电弧引导方式,得到的焊缝内的气孔缺陷较少;适当增加光丝间距有利于焊接过程的稳定性;电弧能量输入主要影响焊缝形态,而激光能量增加则会阻碍熔滴过渡,并使焊缝底部产生气孔缺陷。

通过激光-CMT复合焊试验, 研究了激光波长对熔滴过渡行为的影响。结果表明, 激光通过改变熔池形态和加热焊丝影响了熔滴过渡过程, 激光-CMT复合焊过程比CMT焊接过程稳定。CO2激光对熔滴体积的影响较大, 当CO2激光功率较小时, 激光可以促进熔滴过渡; 当CO2激光功率增大后激光会阻碍熔滴过渡。光纤激光对焊丝加热的作用较小, 但可以增大熔滴过渡频率。CO2激光和光纤激光等离子体温度均随激光功率的增大而升高, 但CO2激光等离子体呈团状喷发, 而光纤激光等离子体几乎不喷发。

特征点提取是焊缝视觉检测与定位的关键技术,特别是针对实际生产中间隙较小,尤其是超窄间隙的焊缝位置,现阶段的处理算法往往无法保证提取精度,误差大;对于一些间隙极小的细节位置甚至会自动忽略。本文针对端接接头提出一种基于自动阈值处理的自适应中值滤波算法和特征点提取算法对激光扫描图像进行处理的焊缝识别技术:在传统的中值滤波法的基础上,通过计算局部数据点的均值和方差确定有效阈值范围,在剔除噪声点的同时很好地保护了焊缝图像窄间隙细节特征;提出一种“细节放大”的特征点提取算法,将图像细节进行放大,增大窄间隙特征点与周围数据点的差异,显著降低提取难度;利用特征点时域分析,进一步将误差减小到原来的1/ 5　。结果表明,本文方法能准确识别0.1~0.5 mm之间的窄间隙焊缝,具有提取精度高、误差小(<0.08 mm)、抗干扰能力强等优点,对于实现较小间隙焊缝的自动化焊接具有重要意义。