铝合金脉冲激光焊接中镁蒸发与激光吸收及焊缝熔深的关系：实验与数值研究

摘要： 研究发现，在铝合金激光焊接过程中，镁元素会发生蒸发，且焊缝熔深与合金的镁含量及熔池中的镁损失量相关。本研究提出：并非基体金属合金中的镁存在，而是熔池上方等离子羽流中的镁蒸气会影响激光吸收，正是通过这一现象改变了焊缝形貌和熔深。通过数值模拟确定了四种铝合金焊缝形貌与有效激光吸收系数之间的关系，同时采用电子探针显微分析技术测定焊缝金属的镁损失量。综合分析结果表明：增大激光脉冲能量（降低脉冲频率）会增加镁蒸发量，进而提高有效激光吸收系数。但更高的激光功率吸收并不必然带来更深的焊缝熔深——只有当镁蒸发速率超过200×10??g/cm2的阈值时，激光吸收才会导致焊缝熔深增加。