工艺参数对铝合金激光填丝搭接焊缝成形的影响_王国振
6061铝合金型材激光填丝焊工艺研究
b）熔合线组织
c）焊缝组织 图8 焊接接头显微组织
4 结束语
1）增大激光功率后，焊缝熔深随之增加，余高 减小，背部熔透较大，过大的激光功率将导致焊缝
塌陷。当焊接接头处在熔透的临界状态时，送丝速
度的增加将导致接头未焊透。激光入射角在铝合金
型材焊接过程中对焊缝质量有一定影响，入射角为
90°时接头质量较高。 2）试样断裂位置为焊接接头的热影响区，平均
e）送丝速度5.5m/min焊缝外观 f）送丝速度5.5m/min焊缝截面形貌 图3 不同送丝速度焊缝外观及截面形貌
（3）激光入射角对焊缝成形的影响 在铝合 金型材焊接过程中，激光入射角对焊缝质量有很大 影响，图4为不同激光入射角焊接，功率4kW，送 丝速度3.5m/min，焊接入射角分别为60°、90°、 120°，图5为不同入射角焊缝外观及截面形貌。从 图5a可以看出，当激光束入射角为60°时焊缝熔深 更大，更容易被焊透，原因是入射角为60°时激光 束对型材薄板侧作用更大，激光束可以直接将薄板 一侧焊透形成匙孔，且匙孔更为稳定。当光束入射 角为120°时，激光束更直接地作用于立筋厚板处，
焊接采用了TRUDISK8002激光器，激光通过 φ 200μ m的光纤进行传输，K U K A K R90工业机器
人作为机械传动系统及Fronius VR7000送丝机构， 焊缝采用对接不开坡口，焊前使用丙酮清理母材表 面油污、灰尘等，用气动钢丝刷打磨焊缝及其两侧 25mm区域内氧化膜至露出金属光泽，并用酒精对 待焊部位进行清理。焊接过程如图1b所示。
使用蔡司M2m光学显微镜对焊接接头不同位
热加工
23 2021年 第3期
焊接与切割
Welding & Cutting
激光焊的主要工艺参数对焊接质量的影响
激光焊的主要⼯艺参数对焊接质量的影响激光焊的主要⼯艺参数对焊接质量的影响⼀、激光焊接原理激光焊接可以采⽤连续或脉冲激光束加以实现，激光焊接的原理可分为热传导型焊接和激光深熔焊接。
功率密度⼩于104~105W/cm2为热传导焊，此时熔深浅、焊接速度慢；功率密度⼤于105~107W/cm2时，⾦属表⾯受热作⽤下凹成“孔⽳”，形成深熔焊，具有焊接速度快、深宽⽐⼤的特点。
其中热传导型激光焊接原理为：激光辐射加热待加⼯表⾯，表⾯热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰功率和重复频率等激光参数，使⼯件熔化，形成特定的熔池。
⽤于齿轮焊接和冶⾦薄板焊接⽤的激光焊接机主要涉及激光深熔焊接。
下⾯重点介绍激光深熔焊接的原理。
激光深熔焊接⼀般采⽤连续激光光束完成材料的连接，其冶⾦物理过程与电⼦束焊接极为相似，即能量转换机制是通过“⼩孔”（Key-hole）结构来完成的。
在⾜够⾼的功率密度激光照射下，材料产⽣蒸发并形成⼩孔。
这个充满蒸⽓的⼩孔犹如⼀个⿊体，⼏乎吸收全部的⼊射光束能量，孔腔内平衡温度达2500℃左右，热量从这个⾼温孔腔外壁传递出来，使包围着这个孔腔四周的⾦属熔化。
⼩孔内充满在光束照射下壁体材料连续蒸发产⽣的⾼温蒸汽，⼩孔四壁包围着熔融⾦属，液态⾦属四周包围着固体材料（⽽在⼤多数常规焊接过程和激光传导焊接中，能量⾸先沉积于⼯件表⾯，然后靠传递输送到内部）。
孔壁外液体流动和壁层表⾯张⼒与孔腔内连续产⽣的蒸汽压⼒相持并保持着动态平衡。
光束不断进⼊⼩孔，⼩孔外的材料在连续流动，随着光束移动，⼩孔始终处于流动的稳定状态。
就是说，⼩孔和围着孔壁的熔融⾦属随着前导光束前进速度向前移动，熔融⾦属充填着⼩孔移开后留下的空隙并随之冷凝，焊缝于是形成。
上述过程的所有这⼀切发⽣得如此快，使焊接速度很容易达到每分钟数⽶。
⼆、激光深熔焊接的主要⼯艺参数1. 激光功率激光焊接中存在⼀个激光能量密度阈值，低于此值，熔深很浅，⼀旦达到或超过此值，熔深会⼤幅度提⾼。
(完整版)工艺参数对铝合金表面激光强化层组织与性能的影响毕业设计
浙江工贸职业技术学院材料工程系毕业论文（设计）课题名称：工艺参数对铝合金表面激光强化层组织与性能的影响专业：机电一体化（表面工程）班级：机电1204姓名：董益凯指导教师：徐临超完成时间2014 年11月15日目录第一章前言 (1)1.1 激光强化工艺研究的相关概念 (1)1.2 国内外激光强化工艺研究的现状 (1)1.3 激光强化技术发展趋势 (2)1.4 激光强化的应用和前景 (3)1.5 电镀强化与其他强化的比较 (4)1.5.1 强化后的产品耐蚀性强 (4)1.5.2 结合力强 (5)1.5.3 简化工序提高效率 (5)1.5.4 环保性 (5)1.6 激光强化研究的意义及必要性 (5)第二章实验设备及方法 (5)2.1 仪器设备 (5)2.2 实验内容与方法 (6)第三章实验结果及分析 (7)3.1 激光焦深对激光强化层硬度的影响 (7)3.2 激光电流对激光强化层硬度的影响 (7)3.3 激光脉宽对激光强化层硬度的影响 (8)3.4 激光频率对激光强化层硬度的影响 (8)3.5 激光速度对激光强化层硬度的影响 (9)四、结论 (10)致谢 (11)参考文献 (12)镀镍层激光强化工艺的研究董益凯浙江工贸职业技术学院材料工程系班级：机电1204摘要：激光强化技术可以显著改善基体材料表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电器特性等。
本论文是针对铝合金激光强化展开研究，通过对改变焦深，电流、脉宽、频率，进给得到的强化层，进行维氏硬度测试，得到最佳工艺参数是焦深103.3mm，电流160A，脉宽2.5ms，频率120Hz，工作台移动速度为标准速度的50mm /min。
关键词：激光强化；铝合金；维氏硬度第一章前言1.1 激光强化工艺研究的相关概念激光强化是指以不同的添料方式在被强化基体表面上放置被选择的涂层材料经激光辐照使之和基体表面一薄层同时熔化，并快速凝固后形成稀释度极低，与基体成冶金结合的表面涂层，显著改善基层表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电气特性的工艺方法，从而达到表面改性或修复的目的，既满足了对材料表面特定性能的要求，又节约了大量的贵重元素。
6061-T6中厚板铝合金激光焊接工艺研究
6061-T6中厚板铝合金激光焊接工艺研究针对6mm厚6061-T6铝合金试板做了大功率激光焊接试验，从焊接稳定性入手，分别讨论了离焦量、焊接速度、保护气体流量以及激光功率对激光焊接的影响，确定了中厚板铝合金在大功率激光焊接条件下的最佳激光焊接工艺参数。
最后，利用Simufact Welding软件针对试验结果进行了模拟验证。
结果表明：在采用氩气作为保护气体的条件下，最佳气流量范围为20L/min～25L/min。
在离焦量为-6mm～-4mm时，焊缝的熔深与焊接的稳定性均达到一个较好水平。
中厚板铝合金激光焊接难以得到临界焊透焊缝，往往表现为“透则漏”，因此容易得到部分焊透焊缝，此时小孔的稳定性最差，而全熔透焊的稳定性相对较好。
關键词：激光焊接;焊接角度;数值模拟;气孔率;力学性能6061-T6铝合金具有优良的焊接特性、良好的抗腐蚀性、韧性高且加工性能优异、氧化效果极佳等优良特点，逐渐替代了传统的钢材，广泛应用于电子、精密仪器、通讯以及航天领域[1-3]。
激光焊接是一种先进的连接技术，具有热输入小，变形小等优势。
但是由于深熔焊焊接过程铝合金材料对激光反射率高，激光能量吸收率很低、合金元素烧损严重，焊接过程不稳定，以及铝合金本身特殊的物理性质使得这种工艺还不成熟，焊接时存在着易产生焊缝下塌和气孔缺陷等问题[4-7]。
本文采用6mm厚的6061-T6中厚铝板铝合金材料，进行单因素激光焊接试验，研究不同的焊接工艺参数对激光焊接焊缝成形和焊缝质量的影响，优化中厚板铝合金激光焊接工艺参数，总结工艺参数与焊接接头形状的关系，并对接头的金相组织与力学性能进行观察与测试得出接头形状与金相组织及力学性能的相关性。
1 试验材料及方法试验材料为板厚6mm的6061-T6铝合金，化学成分如表1，实验板的尺寸为。
试验采取氩气为保护气体，通过控制单因素变量进行试验。
激光器是YLR-6000光纤激光器，激光焊接实验中保护气嘴与试验板表面法线的夹角为，距离实验板表面为5mm，焊接前用带有丙酮的棉布将实验板的表面擦拭干净，防止污染实验板，影响试验结果，焊接过程中保持激光垂直照射在焊板上。
焊接工艺参数对焊缝质量的影响
焊接工艺参数对焊缝质量的影响作者：魏国庆来源：《中国新技术新产品》2015年第13期摘要：焊接过程中不可避免地会产生一定的焊接应力和变形，同时往往会在焊缝中存在着一定数量的焊接缺陷。
这些缺陷和应力往往会引起产品结构的破坏而发生事故。
本文主要阐述了焊接工艺参数对焊缝质量的影响以及在焊接过程中如何根据产品性能和需要来调整焊接工艺参数，保证产品质量。
关键词：焊接工艺参数；焊接电流；电弧电压；焊接速度中图分类号：TG457 文献标识码：A焊接时，为保证焊接质量而选定的诸物理量的总称叫做焊接工艺参数，例如：焊接电流、电弧电压、焊接速度等。
合理的焊接工艺参数是焊缝质量的保证。
1 焊接电流对焊缝质量的影响焊接电流，是指焊接时流经焊条、焊丝的回路电流。
它是焊接的重要参数，对焊接质量和成型有极大影响。
1.1 焊接电流过小，则不易起弧、易息弧、电弧不稳定、熔深不足，焊道窄余高大，容易造成未焊透、夹渣、焊瘤和冷裂纹等问题。
1.2 焊接电流过大，则焊缝熔深大，焊道宽余高大，容易造成烧穿、咬边、夹钨、气孔、热裂纹等缺陷，且增加了金属飞溅导致浪费，还会导致焊缝及热影响区金属晶粒粗大（热脆化），影响物理性能。
1.3 为保证焊接效率，一般情况下，在保证焊接质量的前提下尽可能采用较大电流。
1.4 一般情况下，采用较细的焊条，应选择较小的焊接电流；采用直径较粗的焊条，应选择较大的焊接电流，以供给熔化焊条所需之热量。
1.5 特殊情况下，为了获得合理的焊接电流，焊接前必须做焊接工艺评定。
焊接电流的确定，应结合焊接的类型、母材性质、焊条焊丝牌号、电压、焊速等因素综合确定，最好经过工艺试验。
焊接结构的焊缝尺寸不符合要求时，将直接影响焊接接头的质量：尺寸过小的焊缝，使焊接接头强度降低；尺寸过大的焊缝，不仅浪费焊接材料，还会增加焊件的变形；塌陷量过大的焊缝使接头强度降低；余高过大的焊缝，造成应力集中，减弱结构的工作性能。
2 电弧电压对焊缝质量的影响电弧电压指电弧部的电压，与电弧长大致成比例地增加，一般电压表所示电压值包括电弧电压及焊丝伸出部，焊接电缆部的电压下降值。
摆动工艺参数对铝合金激光焊焊接质量的影响
摆动工艺参数对铝合金激光焊焊接质量的影响
王健强;贾正;邢健;李家曙
【期刊名称】《合肥工业大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2024(47)5
【摘要】为了研究铝合金激光焊接过程中摆动参数对焊接结果的影响,文章采用单因素的变量试验,在其他参数固定为功率4 kW、焊接速度80 mm/s、离焦量0的情况下,分别分析激光摆动频率、摆动幅度等参数对2 mm厚的6k21和5754铝合金薄板焊缝成型、焊接质量的影响。
试验结果表明:随着摆动幅度的增加,焊缝熔深减小,熔宽先增加后减小;随着摆动频率的增加,熔深、熔宽均减小;在焊缝没有焊接缺陷的情况下,试件的剪切力与熔宽成正相关。
文章研究结果可为汽车轻量化全铝车身连接中的激光焊接工艺提供一定的理论参考。
【总页数】6页(P606-611)
【作者】王健强;贾正;邢健;李家曙
【作者单位】合肥工业大学机械工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TG456.7
【相关文献】
1.激光热源偏移对6mmA7N01铝合金激光-MIG复合焊焊接头的质量影响
2.激光摆动焊接工艺参数对高强钢气孔率和焊缝成形的影响
3.焊接工艺参数对10 mm厚2219铝合金双轴肩搅拌摩擦焊焊缝质量和性能的影响
4.激光摆动焊接工艺参数对
不锈钢焊缝成形与气孔率的影响5.考虑碳排放的铝合金薄板激光摆动焊接工艺参数优化
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焊接参数和工艺因素对焊缝成形的影响
焊接参数和工艺因素对焊缝成形的影响规律一、焊接参数对焊缝成形的影响1、焊接电流对焊缝成形的影响在其他条件一定的情况下，随着电弧焊接电流增加，焊缝的熔深和余高均增加，熔宽略有增加。
其原因如下:1）随着电弧焊焊接电流增加，作用在焊件上的电弧力增加,电弧对焊件的热输入增加，热源位置下移，有利于热量向熔池深度方向传导，使熔深增大.熔深与焊接电流近似成正比关系，即焊缝熔深H约等于K m×I.式中Km为熔深系数（焊接电流增加100A导致焊缝熔深增加的毫米数),它与电弧焊的方法、焊丝直径、电流种类等有关见表1-1.2)电弧焊的焊芯或焊丝的熔化速度与焊接电流成正比。
由于电弧焊的焊接电流增加导致焊丝熔化速度增加，焊丝熔化量近似成正比的增多,而熔宽增加较少,所以焊缝余高增大.3）焊接电流增大后，弧柱直径增大，但是电弧潜入工件的深度增大,电弧斑点移动范围受到限制，因而熔宽的增加量较小。
气体保护熔化极氩弧焊时，焊接电流增加，焊缝熔深增加。
若焊接电流过大、电流密度过高时，容易出现指状熔深,尤其焊铝时较明显。
2.电弧电压对焊缝成形的影响在其他条件一定的情况下，提高电弧电压，电弧功率相应增加，焊件输入的热量有所增加。
但是电弧电压增加是通过增加电弧长来实现的,电弧长度增加使得电弧热源半径增大，电弧散热增加，输入焊件的能量密度减小,因此熔深略有减小而熔深增大.同时，由于焊接电流不变，焊丝的熔化量基本不变，使得焊缝余高减小。
各种电弧焊方法,俄日了得到合适的焊缝成形，即保持合适的焊缝成形系数φ,在增大焊接电流的同时要适当提高电弧电压，要求电弧电压与焊接电流具有适当的匹配关系.这点在熔化极电弧焊中最为常见。
3。
焊接速度对焊缝成形的影响在其他条件一定的情况下，提高焊接速度会导致焊接热输入减小,从而焊缝熔宽和熔深都减小。
由于单位长度焊缝上的焊丝金属熔敷量与焊接速度成反比，所以也导致焊缝余高减小。
焊接速度是评价焊接生产率的一项重要指标,为了提高焊接生产率,应该提高焊接速度。
激光在铝合金焊接中的应用研究进展
激光在铝合金焊接中的应用研究进展发布时间：2021-07-06T02:18:51.071Z 来源：《中国科技人才》2021年第10期作者：付晓刚[导读] 铝合金具有较高的比强度、良好的耐蚀性，并且材料品种覆盖范围大，是优良的轻质结构材料，在汽车、轨道交通、航空航天及船舶等行业获得广泛应用。
身份证号 23022119851218xxxx摘要：在我国进入21世纪快速发展的新时期，随着激光器技术的进步，激光在铝合金焊接中的应用研究日益受到关注。
本文综述了国内外研究者为提高铝合金焊接过程中激光能量的耦合效率所做的各种努力和尝试，总结了激光复合焊接、铝合金激光焊接模拟及焊接过程稳定性的预测研究进展，最后对今后铝合金激光焊接技术的研究热点和发展趋势做出了预测。
关键词：铝合金；激光焊接；激光焊接模拟；稳定性；研究进展。
引言铝合金具有较高的比强度、良好的耐蚀性，并且材料品种覆盖范围大，是优良的轻质结构材料，在汽车、轨道交通、航空航天及船舶等行业获得广泛应用。
近年来，激光焊接作为高效率、低热输入、高柔性的高质量连接技术在国内市场获得越来越多的关注和应用。
铝合金激光焊接技术的应用和发展主要受到三方面因素的影响：一是铝合金材料的发展，材料的焊接性、强塑性与耐蚀性等性能提升；二是激光焊接工艺研究与焊接质量评估的成熟度；三是激光焊接设备，包括激光仪器设备的快速发展，以及激光束的输出形式、调控方式的多样化等。
在上述基础上，针对不同行业、场景的生产需求，保障可供选择与搭配的激光焊接系统在成本和工艺上更具有灵活性和适用性。
1、铝合金激光焊特点：随着大功率、高性能激光焊机的不断出现，铝合金激光焊接技术得到了迅速发展，成为最有前景的铝合金焊接方法。
这种方法在焊接热循环、化学冶金、生产效率以及焊缝成型等方面有明显的优点。
铝合金激光焊具有如下4个优点：第一焊接比能小，焊接比能是指焊合单位表面所需的能量。
对比激光焊、氩弧焊的焊接比能可以发现，铝合金激光焊的比能小，热影响区小；第二焊接变形小，聚焦后的激光束光斑直径很小，使得激光束在材料上的作用面积较小，热影响区相对较小，变形相对较小；第三生产效率高，激光光斑直径较小，功率密度较高，允许较高的焊接速度，焊缝质量好，生产效率较高；第四晶粒细小，在激光焊接过程中，焊缝峰值温度高，高温停留时间较短，冷却速度较快，过冷度较大，焊缝组织细小。
铝基复合材料激光焊工艺参数对焊缝成形和熔深的影响
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激光参数对铝硅壳体焊缝形貌和气密性能影响
激光参数对铝硅壳体焊缝形貌和气密性能影响激光焊接是一种高效、快速、精密的焊接方法，在铝硅壳体焊接中得到了广泛的应用。
激光焊接中的激光参数会对焊缝形貌和气密性能产生一定的影响。
本文将从激光功率、激光束直径和焊接速度三个方面探讨激光参数对铝硅壳体焊缝形貌和气密性能的影响。
首先，激光功率是激光焊接中最重要的参数之一、激光功率的大小直接影响到焊接时的热输入量，从而影响到焊缝形貌和气密性能。
在铝硅壳体焊接过程中，适当的激光功率可以保证焊缝的充分熔化，形成良好的焊缝形貌。
过高的激光功率会导致过度熔化，焊缝变宽，同时还容易产生气孔和裂纹，降低焊缝的气密性能。
因此，选择合适的激光功率是保证焊缝形貌和气密性能的关键。
其次，激光束直径也是激光焊接中一个重要的参数。
激光束直径的大小会直接影响到焊缝的焦耳效应和热输入量，从而影响到焊缝的形貌和气密性能。
在铝硅壳体焊接中，激光束直径过大会导致焊缝宽度增大，焦耳效应不明显，焊缝形貌不美观，并且焊缝的气密性能可能较差。
而激光束直径过小会使焦耳效应集中，焊缝熔深加大，容易出现气孔和裂纹，同样会降低焊缝的气密性能。
因此，选择适当的激光束直径是保证焊缝形貌和气密性能的重要因素。
最后，焊接速度也是激光焊接过程中的一个关键参数。
焊接速度的选择直接影响到焊缝的热输入量和冷却速度，从而影响到焊缝的形貌和气密性能。
在铝硅壳体焊接中，适当的焊接速度可以保证焊缝的充分熔化和形貌基本良好。
过快的焊接速度会使焊缝熔深减小，焊缝变窄，容易产生不充分熔化的区域和冷接缝，降低焊缝的气密性能。
而过慢的焊接速度则容易使焊缝过度熔化，焊缝变宽，同样会降低焊缝的气密性能。
因此，选择合适的焊接速度是保证焊缝形貌和气密性能的重要考虑。
综上所述，激光功率、激光束直径和焊接速度是影响铝硅壳体焊缝形貌和气密性能的重要参数。
在激光焊接过程中，应选择合适的激光功率、激光束直径和焊接速度，以保证焊缝的形貌基本良好和气密性能达到要求。
2024-T4铝合金光纤激光填丝焊缝成形与组织性能的相关性
2024-T4铝合金光纤激光填丝焊缝成形与组织性能的相关性许飞;陈俐;何恩光;郭路云【摘要】2024-T4铝合金光纤激光填丝焊缝横截面分为钉头形和近X形2种典型形貌,对比分析了该2种形貌的焊缝成形与组织形态、显微硬度和接头拉伸性能的相关性.结果表明:近X形横截面的焊缝在焊接过程中更加平稳,焊接飞溅更少.焊缝区的组织特征为垂直于熔合线相对生长的柱状晶组织和焊缝中心的等轴晶组织.钉头形焊缝中心晶粒的二次枝晶较发达,逐渐形成等轴树枝晶,而近X形焊缝中心晶粒相对细小,呈现为等轴胞状晶.与钉头形横截面的接头相比,近X形横截面的接头焊缝区析出的强化相θ(Al2Cu)相对较多,平均显微硬度值略高,热影响区的软化现象逐渐减弱,接头强度和塑性略低.%Two typical cross-section of welds,including nail shape and near X shape,are obtained in the process of fiber laser welding 2024-T4 Al alloy with filler wire.The correlations of the two weld appearances and other elements (such asmicrostructure,microhardness,and joint's tensile properties) were analyzed.The results show that the weld with near X shape cross-section during the welding process is more stable than that with nail shape cross-section,and the welding spatter of the former is smaller than that of the latter.The microstructure of the weld zone is columnar grains and equiaxed grains,the columnar grains are formed near the fusion line and growing along the vertical direction of the fusion line,the equiaxed grains are distributed in the center of the weld zone.The secondary dendrite of the grains in the center of the weld with nail shape cross-section grows better,and gradually forms to equiaxed dendrite,while the grains size ofthe weld with near X shape cross-section is relatively finer,exhibiting equiaxed cellular pared with the joint with nail shape crosssection of the weld,the joint with near X shape cross-section of the weld have some different characteristics,the precipitation strengthening phase θ(Al2Cu) content in wel d zone of the latter is more than that of the former,the average microhardness value of the weld zone of the latter is higher than that of the former,the softening phenomenon of heat affect zone (HAZ) of the latter is weaker than that of the former,and the joint's tensile strength and plasticity of the latter are lower than that of the former slightly.【期刊名称】《材料工程》【年(卷),期】2017(045)011【总页数】6页(P90-95)【关键词】2024-T4铝合金;光纤激光;填丝焊;焊缝横截面;显微组织;拉伸性能【作者】许飞;陈俐;何恩光;郭路云【作者单位】北京航空制造工程研究所高能束流加工技术重点实验室,北京100024;北京航空制造工程研究所高能束流加工技术重点实验室,北京100024;北京航空制造工程研究所高能束流加工技术重点实验室,北京100024;北京航空制造工程研究所高能束流加工技术重点实验室,北京100024【正文语种】中文【中图分类】TG456.7随着大功率激光器的快速发展，激光深熔焊接技术已经逐渐应用于航空航天、汽车、船舶等领域。
5A06铝合金激光填丝焊工艺研究
26
20 0 8 年第 8 期
Research Paper 试验研究 5A 06铝合金 母材基本相同。试验中对 影响激光填丝 焊焊缝成形的各工艺参数进行了优化, 重点分析了送 丝速度、 激光功率和焊接速度对焊缝成形的影响。 2 结果与讨论 2. 1 激光填丝焊送丝几何位置对焊缝成形的影响 激光填丝焊送丝几何位置 主要包括送丝方式、 送 丝角度 和光丝间距 D, 如图 1 所示。送丝方式分为前
中图分类号 :
TG115 . 28
0 前
言
1 试
验
铝合金不仅具有低密度、 高比强度、 高比模量、 良 好的断裂韧性、 疲劳强度和较低的裂纹扩展速率, 同时 还具有优良的成形工艺性和良好的耐蚀性, 因此成为 航空航天工业中的主要结构材料。其中 5A06 铝合金 属于 A l- M g 系防锈铝合金 , 退火时焊接性、 抗蚀性良 好 , 冷变形可提高强度 , 因此在中载构件、 液体容器、 管 道等零件中被广泛采用。 与常规的熔焊方法相比 , 激光焊接具有热输入低、 焊接变形小 , 焊缝质量优良、 生产效率高, 易于实现自 动化焊接等优点
[ 6]
K ataya ma S J , Ya m aguchi Y. Effect o f porosity and me chan ica l prope rties o f CO2 laser w e lded a lum inum a lloy[ J]. W elding R esearch Supp lement , 2005( 5): 70- 73.
北 京 工 业 大 学 材 料 科 学 与 工 程 学 院 ( 100022) 北京航空制造工程研究所高能束流加工技术重点实验室 ( 100024)
摘要
高强铝合金超高功率激光摆动焊接凝固裂纹形成机理与抑制方法
高强铝合金超高功率激光摆动焊接凝固裂纹形成机理与
抑制方法
高强铝合金超高功率激光摆动焊接凝固裂纹的形成机理与抑制方法可以从以下几个方面进行：
1. 焊接工艺参数优化：通过调整激光功率、焊接速度、离焦量、波形等参数，控制热输入和热影响区，减小温度梯度和应力集中，提高液相回填效果，从而抑制裂纹的产生。
2. 焊接结构设计优化：通过改变焊缝形状、宽度、位置等，减小焊缝收缩和约束效应，降低应力集中，从而抑制裂纹的产生。
3. 焊接前清理和热处理：通过清除表面的油污、氧化物等杂质，减少中心线偏析和气孔的产生，提高接头的密封性和抗裂性能。
4. 改变焊缝区域的化学成分：添加焊丝可以改善焊缝的化学成分，从而减少凝固裂纹这一缺陷。
但激光光斑小，额外的填丝降低了焊接工艺的灵活性。
5. 高速激光摆动技术：近年来，随着激光器的不断改进，一种高速激光摆动技术被开发出来。
激光束沿焊接方向以某种轨迹摆动，较高的焊接速度、较大的加热面积和较小的热输入，增加了焊接过程的灵活性，且使得焊接过程在焊缝熔深和熔池行为方面趋于稳定。
激光束的摆动增大了热源作用面积，降低了激光焊接对装配间隙的苛刻要求，激光束对熔池的搅拌作用减少了气孔的产生。
6. 精确的热输入调控：针对形成搭接角焊缝时上下板不同的金属熔化量，基于精确的热输入调控进行不同焊缝区域的功率调制。
总的来说，高强铝合金超高功率激光摆动焊接凝固裂纹的形成机理复杂，需要采取多种方法综合抑制。
以上方法仅供参考，建议咨询专业人士获取准确信息。
铝合金激光焊接接头韧性的影响因素研究
铝合金激光焊接接头韧性的影响因素研究铝合金是一种重要的结构材料，广泛应用于汽车、航空航天和建筑等领域。
而激光焊接技术是一种高效、精密的结合方法，因此在铝合金连接领域也有着广泛的应用。
然而，焊接接头的韧性是评估焊接质量的一个重要指标，其影响因素对于改进铝合金激光焊接技术具有重要的理论意义和工程应用价值。
本文将结合现有研究成果，对铝合金激光焊接接头韧性的影响因素进行分析和探讨。
第一章铝合金激光焊接工艺铝合金激光焊接技术是一种非接触式、高功率密度加热的热源焊接方式。
在这种技术下，铝合金被激光束加热到临界温度，然后通过加压或光弧来使其熔化并结合起来。
激光焊接的优点在于其独特的加热模式，它可以在短时间内快速加热和冷却，能够实现高速、高精度、低变形的焊接。
与传统的钨极氩弧焊接相比，铝合金激光焊接能够实现更高的焊接速度和更好的焊缝质量，并且不需要施加外力或使用药片。
第二章铝合金激光焊接接头韧性的评估铝合金激光焊接接头的韧性一般是通过断裂韧性来评估的。
断裂韧性是材料在断裂前能够吸收的能量，在铝合金激光焊接接头中通常用KⅠc来代表。
KⅠc值越大，代表该接头的抗裂性能越好。
常用的评估方法有三点弯曲、紧箍和平面拉伸等。
第三章铝合金激光焊接接头韧性的影响因素3.1 焊接工艺参数焊接工艺参数是影响焊接接头韧性的主要因素之一。
不同的焊接工艺参数可以影响激光焊接接头的化学成分、组织结构和性能。
焊接参数包括激光功率、焊接速度、焦距等，其中激光功率对焊接接头的KⅠc值影响最为显著。
大功率激光焊接可以加速铝合金的熔化和混合，使其形成均匀的微观组织，从而提高焊接接头的韧性。
3.2 焊接材料焊接材料也是影响铝合金激光焊接接头韧性的重要因素。
焊接材料的选择应该考虑到其成分、硬度、强度、熔点等因素，以保证焊接接头的性能与基材相近。
与基材相比，焊接材料的组织结构通常更为致密，这会导致焊接接头处的应力集中、脆化等问题，从而降低焊接接头的韧性。
铝合金激光焊接的研究介绍
TEM测试
13
案例：6061铝合金激光焊接
6.实验结论
（1）.表面状态对增加低功率铝合金激光焊接的吸光性能及熔深 有一定的作用，但也会带来较多的气孔缺陷；
（2）.焊接参数对焊缝熔深有一定的影响；
（3）.高功率激光焊接接头的硬度明显降低，焊缝力学性能下降， 表现为焊缝的软化； （4）.采用不同的固溶温度及时效温度，对高功率激光焊接接头 进行人工时效，可以降低接头的软化效果。
铝合金激光焊接的研究 介绍
北京工业大学 杨勇维
2015年6月3日
1 2 3
铝合金激光焊基础 案例：6061铝合金激光焊接 铝合金激光焊的研究进展
一、铝合金激光焊基础
原理：利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效 精密焊接方法。 按焊接熔池形成的机理区分，激光焊接有两种基 本模式： 1.热导焊 2.深熔焊
一、铝合金激光焊基础
焊缝熔深较大 能量密度高 总的热输入较小 材料热损伤小 冶金结合强度高
优势
变形较小 接头成形好 焊缝晶粒细小
残余应力小 强度提高
焊接速度快
大规模引入机器人焊接，易实现自动化
一、铝合金激光焊基础
较高初始反射率 反射效应 等离子体屏蔽效应 CO2初始反射率 高达97% 能量损耗高
ห้องสมุดไป่ตู้ 案例：6061铝合金激光焊接
5.焊后时效对焊接接头组织及力学性能的影响
焊缝组织 焊后人工时效，只改变接头中的析出相的种 类及数量，不改变接头的晶粒形态与大小；
450℃*6h+180℃*6h:平均约为60HV，明显低于母材； 显微硬度 时效结果 DSC分析 530℃*6h+180℃*6h:平均约为75HV，与母材接近； 530℃*6h+160℃/200 ℃ *6h:平均约为50HV； 1.180 ℃为一个比较合适的时效温度； 2.不同时效温度，时效不足与过时效均为降 低焊缝力学性能； 530℃*6h+180℃*6h时效后，焊缝中存在 大量的30-50纳米左右，直径几个纳米的 针状β "相，起强化作用。
焊接参数对铝合金焊缝形貌和力学性能的影响研究
焊接参数对铝合金焊缝形貌和力学性能的影响研究铝合金正逐步成为工业制造中不可或缺的材料之一。
在铝合金制造过程中，焊接是必不可少的步骤。
焊接是指将两块材料用高温、高压、高速的方式瞬间熔接在一起的过程。
在铝合金焊接中，合适的焊接参数是决定焊缝质量和力学性能的关键因素之一。
本文将探讨焊接参数对铝合金焊缝形貌和力学性能的影响，核心内容包括焊接参数的定义和分类、焊接参数对铝合金焊缝形貌和力学性能的影响情况以及如何选择合适的焊接参数。
一、焊接参数的定义和分类焊接参数是指在焊接过程中控制和调整的各种参数。
它们直接影响焊缝的形貌和力学性能。
焊接参数可以分为两类：一类是固定参数，一类是可控参数。
固定参数是指在焊接过程中不可调整的参数，比如焊接材料、基础材料的厚度和形状等；可控参数是指在焊接过程中可以调整和控制的参数，如焊接速度、焊接电流、焊接电压等。
二、焊接参数对铝合金焊缝形貌和力学性能的影响情况1. 焊接电流和焊接电压焊接电流和焊接电压是焊接中最常用的两个参数。
它们对铝合金焊缝的形貌和力学性能影响较大。
在焊接中，合理的电流和电压可以保证焊接质量的稳定性和焊接速度的快慢。
当焊接电流过大时，容易使焊缝烧穿或溢出，造成焊缝不良；当焊接电流过小时，会导致焊缝不深，焊接质量不好。
而焊接电压是控制焊缝形状和焊接速度的重要参数。
当焊接电压过大时，焊缝形状饱满，但容易烧穿；当焊接电压过小时，焊缝形状不良，需要后期修整。
2. 焊接速度焊接速度是焊接过程中的重要参数之一。
它对焊接质量和焊接效率都有很大的影响。
当焊接速度过快时，焊缝表面粗糙，并且容易出现裂纹；当焊接速度过慢时，焊接效率低，工作效果不佳。
3. 焊接温度焊接温度是焊接过程中最关键的参数之一。
焊接温度太低，焊缝容易产生裂纹；焊接温度太高，容易出现融合不完全，甚至烧穿的现象。
4. 焊接时间焊接时间是指焊接电流通过时的时间。
它与焊接速度、焊接电流、焊接电压等参数相互作用，共同影响着焊接质量和焊接速度。
填充焊丝对6A02铝合金光纤激光焊接接头组织性能的影响
填充焊丝对6A02铝合金光纤激光焊接接头组织性能的影响0 序言铝合金激光焊接时，不仅金属表面对激光具有极高的初始反射率，影响材料吸收激光能量，而且熔池液态金属的表面张力很小，当熔池体积较大时，很难维持液体表面张力和熔池金属重力的力平衡，从而导致焊接缺陷，如焊塌、凹陷、焊漏等.当焊接壁厚不大于1.0 mm的薄壁构件时，焊接熔池足够小是解决该问题的主要途径之一.相对固体激光(Yttrium aluminum garnet, YAG)，光纤激光具有更高的输出功率和更小的聚焦光斑[1]，即光纤激光的功率密度可以达到YAG激光的数倍.采用光纤激光可以获得体积足够小的焊接熔池，并能够有效维持小孔的相对稳定，故更加适用于薄壁铝合金或超薄壁铝合金的焊接.目前关于CO2激光或YAG激光的焊接性和接头组织性能方面的研究较多[2-3]，而关于光纤激光焊接方面的研究相对较少.光纤激光高功率密度的特点为高速高质量焊接创造了条件，而在焊接过程中填充焊丝不仅能够保持激光焊接热输入低、焊接变形和残余应力小、焊接质量优良的优点，而且能够显著改善激光焊前对装配精度的要求[4]，提高焊接接头的力学性能等[4-6]，故进一步拓展了激光焊接的应用范围.因此，基于前期工艺优化结果，采用大功率光纤激光填丝焊接系统对6A02铝合金薄板进行了激光填丝焊接试验，对比研究了填充焊丝对光纤激光焊缝宏观形貌、微观组织和力学性能的影响规律，为航空铝合金的进一步推广应用提供数据参考.1 试验方法试验采用1.0 mm厚6A02-T6铝合金和直径φ 1.0 mm的铝硅合金焊丝ER4043，其化学成分见表1.6A02铝合金是Al-Mg-Si系可热处理强化铝合金，固溶时效热处理后，具有中等强度和较高的塑性，是热处理强化铝合金中耐腐蚀性较好的一种结构材料，常应用于加工塑性和耐腐蚀性要求高的飞机和发动机零件[7].板材尺寸为200 mm×100 mm，焊前用化学清洗方法彻底去除试板表面的油污和氧化膜.试验以额定功率5 kW的YLS-5000型光纤激光器为核心的激光填丝焊接系统实现焊接.采用六轴联动机械手实现机械传动，推-拉式送丝装置实现焊丝与母材表面呈60°持续导入指定位置(预置光丝间距1 mm、光丝横向偏移量不大于±0.2 mm).激光通过光纤传输并聚焦于工件表面，聚焦镜焦距为160 mm，焦斑直径为φ0.28 mm.激光束的中轴线与焊接平面法线成10°，焊接过程中工作台静止，由机械手带动激光头和导丝嘴相对运动来实现前送丝方式的激光填丝焊接.焊接过程中采用零离焦，通入两路氩气对焊接熔池和焊缝高温区进行全方位保护.表1 6A02铝合金母材和焊丝的化学成分(质量分数，%)Table 1 Chemical compositions of 6A02 alloy and filler wire材料 Mg Cu Ti Fe Si Mn Zn Al 6A02-T6 0.45～0.9 0.2～0.6 0.15 0.5 0.5～1.2 0.15～0.35 0.2 余量ER4043 ≤0.05 ≤0.3 ≤0.2 ≤0.8 4.5～6.0 ≤0.05 ≤0.1 余量试验均采用对接拼焊方式.为客观地反映接头的拉伸力学性能，焊前严格控制装配间隙和错边量均不大于0.1 mm.综合考虑焊丝熔化需要增加热输入、送丝稳定性和自熔激光焊接的成形质量等因素，选取两组优化的焊接参数如表2所示.焊后从焊缝中截取制备横截面金相试样和标准横向拉伸试样.采用Olympus PMG3光学显微镜观察接头显微组织，用HXD-1000 TMC/LCD数字式显微硬度计测量接头的显微硬度分布，沿焊缝中心→熔合区→母材依次进行测试，间隔视具体情况酌情调整，测量载荷0.1 N，加载时间10 s.分别对焊态和固溶时效热处理后的接头拉伸力学性能进行了测试.表2 6A02铝合金焊接工艺参数Table 2 Welding parameters of 6A02 alloy焊接方法焊接速度v/(m·min-1)热输入E/(J·mm-1)自熔激光焊接8.4 2 - 14.3激光填丝焊接6 2 4 20激光功率P/kW送丝速度vf /(m·min-1)2 填充焊丝对焊缝宏观形貌的影响在激光焊接过程中，当激光束的功率密度高于106 W/cm2时，将会形成“小孔效应”深熔焊接.对于厚度为1.0 mm的薄壁母材，更易形成熔池贯穿母材壁厚的穿透焊接.光纤激光的功率密度至少不低于3×106 W/cm2，这不仅有利于小孔贯穿熔池，而且能够保持小孔相对稳定(处于常开状态).因此，无论是自熔激光焊接，还是激光填丝焊接，均能够获得成形良好的焊接接头，其横截面形貌如图1所示.图1 6A02铝合金焊接接头横截面形貌Fig.1 Cross-section of welded joints of 6A02 alloy激光填丝焊接同自熔激光焊接一样，都是基于“小孔效应”原理，在激光束作用下，伴随着剧烈的金属蒸发、汽化现象.然而，填充焊丝不仅可以弥补焊接飞溅的损失量、使焊缝饱满(图1a)，而且焊丝中较高含量的Si元素能够增加液态金属的流动性，有利于熔池中气泡的逸出，从而获得更优质的焊接接头.同时，在薄壁构件焊接过程中，瞬间失稳变形[8-9]是导致对接拼焊产生瞬间错边量的主要原因.当瞬间错边量较大时，焊接有效厚度的急剧下降造成液体表面张力的降低.焊接熔池主要受液态金属的重力和液体表面张力的作用，当重力大于表面张力时，就会产生下塌现象，严重时出现焊漏缺陷.而填充焊丝过渡到熔池中的液态金属可以有效缓解焊接有效厚度的急剧变化，维持熔池金属的力平衡，极大地改善激光焊接对装配间隙的依赖.通过开展对接变间隙法试验，获得激光填丝焊接的最大间隙容忍裕度可以达到0.5 mm，远大于自熔激光焊接通常要求的0.1 mm.3 填充焊丝对接头显微组织的影响在高能量密度的光纤激光束作用下，焊接熔池中的液态金属处于过热状态，自发形核的可能性极小，异质形核是液态熔池结晶的主要机制.熔池边缘未熔化的母材晶粒表面和熔池中未熔化的悬浮质点等相界面，可以显著降低临界晶核形核功[10-11]，在成分过冷条件的驱动下，随激光热源的远离，快速结晶形成焊缝.根据课堂教学目标自设情境模拟教学方法评价问卷，内容详（见表1）。
浅析激光填丝焊焊丝指向对焊缝成形的影响
程 中的带 钢焊接 接头 断裂 问题 。
１ 酸轧生产线断带情况分析
１ １ 酸 轧工 艺流 程及焊接 装 置 ．
带钢在开 卷机 上开 卷后 ，经 双切 剪切 掉 带钢
头部不合格部 分 ，再 由夹 送辊 送 到 激光 焊 机 ，与
关 键 词 激 光 填 丝 焊 焊丝指 向 焊 缝 成 形
Ｔｌｅ Ｂｒｅ ｌ ｉｆＡｎａｙ ｉ ｆｔ ｎ ｕ ｎｃ ｓｏ ｉｅ Ｐｏ ｉｉ ｎ ｏ ｓ ｒ ｌ ｓｓｏ ｈｅ Ｉ ｆ ｅ ｅ ｆＷ ｒ ｓｔｏ ｆＬａ ｅ ｌ
Ｗ ｅｄ ｎ ｔ ｌ ｒ Ｗ ｉｅ ｏ ｈ ｏ ｍ ａ ｉｎ ｏ ｅｄ ｎ ｅ ｍ ｌ ｉ ｇ ｗｉｈ Ｆｉ ｅ ｒ ｎ ｔ ｅ Ｆ ｒ ｔ ｆＷ ｌ ｇ Ｓ ａ ｌ ｏ ｉ
ＺＨＡＮＧ ｎ ｑ ａ ｇ Ｙｏ ｇ ｉｎ Ｌ Ｕ ｎ ｑｕ ｎ Ｉ Ｘｉ ｇ ａ ＬＩ Ｙｉ ｇ ｈａ Ｕ ｎ ｃ ｏ ＺＨＡＮＧ ｏ Ｂａ Ｗ ＡＮＧ ｅ Ｗ ｉ
（ ｈ ｅｅｒｈＩｓ ｔｔ ｏ ｅｈ ｏ ｇ ） （ ｈｕ ａ ｇＣ ． ｔ． Ｔ ｅＲ ｓａｃ ｔｕｅ ｆ ｃ ｎｌ ｙ Ｓ ｏｇ ｎ ｏ，Ｌｄ ） ｎｉ Ｔ ｏ
Ａ ｓ ａｔ ｈ ｅｂｅ ｋ ｇｆｕｔ ｏ ｅｗ ｌｉｇｊｉｔ， ｙｌｓｒｗ ｌｉ ｉ ｌ ｒｗｒ ， ａｐ ｎ ｄｉ ｂｔ ｃ ｒ Ｔ ｒａ ｉ ｌ ｆ ｈ ｅ ｎ ｏ ｓ ｂ ｅ ｅ ｎ ｗｔ ｆｌ ｉ ｈ ｐ ｅ ｅ ｎ ｎ ａ ｓ ｔ ｄ ｎ ａ ｄ ｇ ｈｉｅ ｅ
经拉伸矫 直机 破鳞 并改 善板 形 后进 人 酸洗槽 ，除 去其表 面的氧化铁皮 ，酸洗 后 的带 钢进入 漂洗槽 ， 漂洗后 被送 人 热风 干燥 器烘 干 。烘干 后 的带 钢通
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工艺参数对铝合金激光填丝搭接焊缝成形的影响王国振 1 王春明 1* 王军 1 杨上陆 2 胡席远 1 （1. 华中科技大学 材料科学与工程学院 武汉 430074; 2.通用汽车中国科学研究院 上海 201206）摘要： 铝合金的激光焊接具有焊接速度快、热输入量小、焊接质量高等独特优势；激光填丝焊接能够在降低激光焊接 对工件焊前坡口准备和接头装配精度要求的同时，改善焊缝的冶金特性，防止裂纹等缺陷的形成，提高焊接接头性能，因 此成为目前铝合金激光焊接普遍采用的技术。
本试验采用激光填丝焊接的方法，研究三种主要的工艺参数，即激光功率、 焊接速度、送丝速度，对 5754 铝合金搭接焊缝表面成形及熔深的影响。
试验发现，对焊缝表面成形影响最大的是焊接速 度，在合适的焊接速度和光丝间距等条件下，激光功率和送丝速度对焊缝表面成形的影响较小；焊缝熔深和激光功率、焊 接速度具有线性关系，激光功率增大、焊接速度减小，焊缝熔深有线性增加的趋势；另外，增大送丝速度，焊缝熔深明显 减小，焊缝堆高明显增大，但是送丝速度对焊缝熔宽影响不大。
关键词：激光填丝焊接 铝合金 搭接 焊缝成形0 前言全球变暖、CO2 排放超标等环境问题与交通 运输工具，特别是轿车大量使用化石燃料密切相 关[1]。
安全、节能、环保已成为轿车制造行业的 发展方向，轿车材料的轻量化是实现轿车减重、 节能、环保的重要途径之一。
采用高性能轻质铝 合金材料代替沉重的钢制材料已成为轿车工业关 注的焦点[2]。
5754 属于铝-镁系合金，是该系中的 典型合金。
5754 铝合金具有中高强度，优良的耐 蚀性， 良好的塑性和加工性能， 不可热处理强化。
在国外， 不同状态的 5754 铝合金板材主要用于制 作焊接结构件、大型屋面瓦，在汽车制造业中被 广泛使用[3]。
针对 5000 系铝合金的焊接， 传统的焊接方式 主要为惰性气体保护金属极电弧焊 （MIG） 惰性 、 气体保护钨极电弧焊 （TIG） 等电弧焊和电阻焊[4]； 但是由于铝合金熔点低、 热传导系数大、 密度小、 线膨胀系数大等特点，采用普通电弧焊接时，易 在焊缝及热影响区中形成裂纹、 焊缝成形质量差、 [5] 热变形等各种焊接缺陷 。
激光焊接具有焊接速度快、热输入量小、焊 接质量高等优点[4]，目前已经被应用于汽车、航 1 试验准备及方法 1.1 试验准备 试验材料选用 2mm 的 5754 铝镁合金板，试 样尺寸为 60mm X 37mm。
填充焊丝为直径 1.2mm*通讯作者，cmwang@空航天、建筑以及电子行业中某些特殊型号的铝 合金焊接过程中[6]。
单激光焊接，焊接装配精度 要求高，焊缝化学成分完全取决于母材，性能不 能按要求调整，低熔点元素易蒸发造成接头性能 下降，而且单激光焊接过程不稳定，焊缝成形不 理想，会导致诸如焊塌、咬边和软化等的缺陷[7]。
相比之下，采用填充焊丝是目前铝合金激光焊接 普遍采用的技术，它可以改善焊缝的冶金特性， 防止焊接热裂纹等缺陷的出现。
影响激光填丝焊 接过程的因素有很多，如激光功率、焊接速度、 送丝速度、保护气体流量、光丝间距等。
研究这 些变量中的一个或几个对焊缝表面成形、焊缝熔 深的影响， 获得它们影响焊缝成形的趋势及机理， 有助于获得成性良好、缺陷少的高质量焊缝。
本文采用 4kw 的 YLR-4000 光纤激光器，针 对 2mm 厚的 5754 铝合金填入 ER5356 铝合金焊 丝，进行了激光填丝搭接焊接的研究。
在实现稳 定焊接的基础上，研究了三个重要的焊接参数， 激光功率、焊接速度、送丝速度对焊缝成形（主 要为表面成形、 焊缝熔深、 焊缝熔宽和焊缝堆高） 影响的变化规律，并对相关机理进行了探讨。
的 ER5356 焊丝。
5754 铝合金及焊丝主要化学成 分见表 1。
表15754 铝镁合金及 ER5356 焊丝的主要化学成分（wt%）Mg 5754 2.6-3.6Si 0.4 0.25Cu 0.1 0.1Mn 0.5 0.05-5.50Ti 0.15 \Fe \ 0.4Zn 0.2 0.1Cr 0.3 0.05-0.20Al Bal. Bal.ER5356 4.50-5.50激光器为额定功率 4kw 的 YLR-4000 光纤激 光器，送丝设备为 Fronius 公司生产的专用送丝 系统，机器人为 ABB IRB4400 专用焊接机器人。
焊接过程采用前置送丝， 焊丝与试板保持 30°夹 角；保护气体为纯氩气，气嘴与试板保持 45°夹 角，与试板的距离为 5mm；激光离焦量为零，见 图 1。
试验试板采用 NaOH 溶液清洗以除去表面的 氧化膜，然后用 HNO3 中和碱液，清水清洗，之后放入烘干炉中烘干， 焊前取出， 用丙酮进行清洗。
试验过程中，焊丝的杆身长度（焊丝伸出送丝枪 的长度 Ls） 小于 14mm， 激光光斑中心与焊丝末端 中心在焊接方向上的距离（Wx）为 0.45-0.75mm （焊丝半径±光斑半径）在垂直于焊接方向上的 ， 距离（Wy）为小于±0.15mm（光斑半径） 。
见图 2。
图1激光填丝焊接示意图2光丝位置示意图1.2 试验方法 试验采用搭接的焊接形式，选择激光功率 （P） 、焊接速度（VW）及送丝速度（VF）三个参 数作为主要的控制变量， 研究了其对 5754 铝合金 激光填丝焊接成形的影响。
分别进行了三组试验， 每组试验采用单变量法，保证其它参数及试验条 件不变的条件下分别改变激光功率（P） 、焊接速 度（VW）及送丝速度（VF） 。
为了研究这三个工艺参数对焊缝成形的影 响，首先对焊缝表面成形进行了类别的划分，划 分为 3 类，如表 2 所示。
Ⅰ类成形，焊缝表面光 滑，波纹均匀，表面成形质量最高；Ⅱ类成形， 焊缝表面光滑， 波纹比较均匀， 偶尔有驼峰出现； Ⅲ类成形，焊丝熔入焊缝过程极不稳定，焊缝波 纹不均匀，有周期性的驼峰出现，焊缝表面成形 质量最差。
之后对焊缝的纵切面进行测量和计算， 得出了焊缝的平均熔宽（W） 、平均堆高（H）及 平均熔深（D） 。
方法是选取一段合适的焊缝，避 开起焊与收弧的不稳定焊段，使用软件对所选区 域沿焊缝边缘进行描边、算出所选区域的面积 （S） ，再经过计算得出所需要的平均熔宽（W） 、 平均堆高（H）及平均熔深（D） ，如图 3 所示。
其中标尺为实际板厚 2mm，除以 2mm 板厚在软 件中的相对长度 248.7312。
最后根据得到的数据 与工艺参数进行了对比分析。
表 2 焊缝表面成形分类 类型 焊缝正面形貌 分类依据Ⅰ焊缝表面光滑，波纹均匀；Ⅱ焊缝表面光滑，波纹比较均匀， 偶尔有驼峰出现；Ⅲ波纹不均匀，有周期性的驼峰出 现；平均熔深（D）=板厚—区域面积/所选长度 X 标尺= 4 - 323990.0985 / 3310 X 2 / 248.7312 - 4= 3.21mm 图 3 平均熔熔深的计算方法2 试验结果与讨论 2.1 激光功率对焊缝表面成形及熔深的影响 研究激光功率对焊缝成形及熔深的影响，所 采用的工艺参数为激光功率 P：2.8kw、3.0kw、 3.2kw、 3.5kw、 3.8kw、 4.0kw， 焊接速度 1.5m/min， 送丝速度 1.5m/min，保护气体流量 16.7L/min。
焊缝表面成形及分类见表 3 所示，在此种焊 接参数下，激光功率小于 3.5kw 时都获得了表面 光滑、 波纹均匀的Ⅰ类焊缝； 激光功率继续增加， 焊缝表面成形变为Ⅱ类， 相对Ⅰ类焊缝成形变差， 但也没有裂纹、未填充、咬边、驼峰等明显缺陷 的出现。
这说明，当激光功率在一定范围内变化 时，增加激光功率时，焊接过程能够保持稳定， 可以得到成形良好的焊缝；当激光功率超过某一 范围，变得过大时，激光对试板的线能量增大， 焊接过程变得不稳定，对于焊缝形成会造成不好 的影响；但相对于激光自熔焊接，采用激光填丝 焊接，当功率在大范围变动时，未出现明显的表 面缺陷，焊缝表面饱满、波纹均匀，成形良好。
这说明，激光填丝焊接对激光功率的具有较高的 容忍度， 激光功率对焊缝表面成形具有一定影响， 但影响不大。
焊缝的横截面、纵截面形貌如表 4 中所示， 随着激光功率的增加，总的热输入量的增大，焊 缝的横截面积有增大的趋势；从纵截面中可以看 出，焊缝熔深也有增大的趋势，选取其中合适的 区域，按照上面所述的方法，对焊缝平均熔深进 行了测量与计算，得到的熔深-功率曲线，如图 4 所示。
在功率小于 4.0kw 时， 搭接焊缝均未熔透； 当功率达到 4kw 时，搭接焊缝全部熔透，背面焊 缝成形见表 4，此时焊缝熔深为整个板厚 4mm。
表 3 激光功率对焊缝表面成形的影响 功率 焊缝正面形貌 类型2.8kwⅠ3.0 kwⅠ3.2 kwⅠ3.5 kwⅠ3.8 kwⅡ4.0 kwⅡ表 4 激光功率对焊缝熔深的影响 功率 焊缝横截面形貌 焊缝纵截面形貌2.8kw3.0kw3.2kw3.5kw3.8kw4.0kw图 4 平均熔深-功率曲线 表 5 平均熔深-功率回归分析 回归分析 可决系数 R 标准差 观测值 显著水平 F 0.939575551 0.101220401 5 0.006422003 系数 截距 激光功率（P，kw） -0.446962025 0.869620253去除 4.0kw 功率下的所得到的平均熔深，将 前五组数据用线性回归进行回归分析发现，在 2.8kw、3.0kw、3.2kw、3.5kw、3.8kw 时，平均 熔深与功率的回归数据中，可决系数 R=0.94，说 明有 94%的可能性熔深与功率满足线性关系；显 著水平 F=0.64%<5%，也验证这一线性关系是成 立的，所得到的熔深-功率关系方程为： 2.2 焊接速度对焊缝成形及熔深的影响 采用焊接速度分别为 1.0 m/min、1.5m/min、 2.5 m/min、3.0 m/min，激光功率 3.5kw，送丝速 度 1.5m/min，保护气体流量 16.7L/min，研究焊 接速度对焊缝成形及熔深的影响。
焊缝表面成形 见表 4， 在焊接速度较低时焊缝表面成形为Ⅲ型， 属于较差的成型，有周期性的驼峰出现，说明焊D = 0.87 × P — 0.45 D 为平均熔深（mm） 为激光功率（kw） ，P ， 这说明，在未焊透的情况下，增加激光功率能够 增加熔深，而且焊缝熔深与激光功率满足线性关 系。
当超过这个临界条件，即焊缝被完全焊透， 在重力的作用下背面母材会有下塌，焊缝熔深为 整个试板厚度。
丝熔入焊缝的整个过程并不稳定。
在焊接速度提 高之后，焊缝表面成形有变好的趋势，但当焊接 速度增大时， 单位长度焊缝上熔入的焊丝量减少， 焊缝变窄， 堆高减小， 焊缝表面成形质量也不好。