本文开展了1mm厚TA15钛合金薄板与5mm厚ZTA15铸件激光搭接焊接工艺试验,通过分析比较了不同工艺参数下的接头形貌及熔深,并对典型接头进行力学性能测试,不断优化工艺参数范围,最终摸索出影响接头焊接质量的关键工艺参数;同时针对骨架蒙皮结构试样件,开展结构件激光焊变形控制研究,最终获得的产品满足设计要求。本文针对某型号产品蒙皮骨架焊接结构,利用光纤激光器对1mmTA15钛合金薄板与5mm厚ZTA15精铸件进行激光搭接焊工艺及变形控制研究。首先,以ZTA15精铸件为试验对象,开展了激光焊堆焊工艺研究。比较并分析了焊缝表面形貌以及熔深熔宽等参数随着激光焊接的一些主要工艺参数(焊接速度、激光脉冲周期、激光功率、离焦量以及保护气体流量)的变化规律,形成了ZTA15钛合金铸件理想工艺规程。其次,以ZTA15钛合金蒙皮骨架结构试验件为研究对象,开展了该结构搭接件、锁底件的激光焊接工艺和焊接变形控制研究。探讨了激光功率、焊接速度、脉冲周期以及装配间隙对焊缝成形及熔深的影响规律,并对蒙皮骨架激光焊接接头力学性能及显微组织进行了分析,形成了蒙皮骨架结构试验件的焊接工艺规程。最后,研制了具有强制冷却效果并可旋转柔性压紧的焊接夹具,控制空气舵产品焊接变形。在此基础上,进一步优化空气舵产品激光焊接路径,采用双面四次焊接路径控制焊接变形量最终实现产品变形控制。