摘要：葡萄牙阿威罗大学和葡萄牙波尔图理工学院工程学院（ISEP）的科研人员报道了绿光激光辐射下激光束强度分布对锁孔几何形状和工艺稳定性的影响研究。相关论文以“Influence of Laser Beam Intensity Distribution on Keyh

长三角G60激光联盟导读

葡萄牙阿威罗大学和葡萄牙波尔图理工学院工程学院（ISEP）的科研人员报道了绿光激光辐射下激光束强度分布对锁孔几何形状和工艺稳定性的影响研究。相关论文以“Influence of Laser Beam Intensity Distribution on Keyhole Geometry and Process Stability Using Green Laser Radiation”为题发表在《Flexible Automation and Intelligent Manufacturing: Establishing Bridges for More Sustainable Manufacturing Systems》会议论文。

激光束焊接越来越多地被用于铜材料的连接。与近红外辐射相比，绿光激光辐射对于这些金属具有吸收率显著更高的优势。因此，预计会出现工艺稳定性的变化以及缺陷的产生。此外，在深熔焊模式下，改变强度分布对焊缝缺陷形成以及焊缝几何特性的影响在很大程度上尚未得到充分研究。因此，这项工作的目的是通过高速成像和金相分析，来表征与焦点位置和强度分布相关的工艺动态过程和缺陷形成情况。与平顶强度分布相比，高斯光束轮廓下观察到的焊缝缺陷显著减少。有利的焊缝形状以及深熔焊工艺更早开始，是采用这种强度分布的有利原因，而中高加工速度进一步提高了加工质量。

关键词：激光束焊接；绿光激光辐射；强度分布；电动汽车；工艺观察；质量提升

图1铜焊接中的焊缝缺陷——典型的俯视图和横截面图——a)气孔，b)飞溅形成，c)熔体喷射，d)焊缝根部塌陷。

图2本研究中使用的实验装置示意图（左），焊缝横截面推导组成（黄色）以及用绿色标注气孔的缺陷评估（右）。

图3平顶（左）和高斯（右）光束轮廓的测量强度分布。

图4不同强度分布下无氧铜（Cu-ETP）的深熔焊阈值与进给速度的关系。

图5不同强度分布下叠加的焊缝轮廓（激光功率PL=2/3 kW, 速度v=4m/min）。

图6不同强度分布和激光功率设置下，每单位焊缝长度的飞溅数量与进给速度的关系。

图7通过高速成像（HSI）观察到的铜激光束焊接（LBW）中的工艺不稳定情况，λ=515nm, PL=3kW, v=10 m/min，平顶（上）和高斯（下）强度分布。

图8不同强度分布下的质量损失（左）和缺陷面积（右）与进给速度的关系，λ=515nm, PL=1.5–3kW, dWorkpiece=340 µm。

这项工作的目的是通过高速成像和金相分析，来表征绿光激光辐射下铜焊接中与焦点位置和强度分布直接相关的工艺动态过程和缺陷形成情况。总之，可以得出以下结论：

与平顶轮廓相比，高斯强度分布下的工艺过程更稳定，这一点通过飞溅分析和质量损失测量得到了一致证实。

有利的焊缝形状以及深熔焊工艺更早开始，是采用这种强度分布的有利原因。

对于高斯轮廓，在工件中选择合适的焦点位置能使焊缝缺陷数量最少，而从熔池面积的角度来看，反向似乎更有效。

总而言之，选择中高加工速度（v>8 m/min)）可提高工艺稳定性，并且应考虑应用要求（接头类型、焊缝形状等）来设置合适的工艺参数。

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来源：江苏激光联盟