光斑直径对纯钛薄片激光封孔的影响

黄永德^1,2，毛锦荣¹，周兴汶¹，陈玉华¹，何鹏²

1. 南昌航空大学轻合金加工科学与技术国防重点学科实验室2. 哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室

摘 要：采用Nd:YAG低功率脉冲激光对0.4 mm纯钛薄片的微孔进行封焊,研究光斑直径对焊缝成形的影响规律,并分析作用于封接区的激光能量变化。研究表明,当光斑直径不大于0.4 mm时小孔能够完全封接,封接区有效厚度随着光斑直径的增大呈先增大后减小的趋势,其最大有效封接厚度约为352μm,封接接头主要由不同形态的α晶粒组成,在封接区边缘存在较大的热影响区。另外,随着光斑直径的增大,封接区上表面熔化面积基本不变,但封接模式由匙孔型向热导型转变,其中热导型模式更适合小孔封接。对作用于封接区的激光能量计算发现,理论能量值与光斑直径成正相关,而实际金属熔化量与光斑直径成反相关,造成此现象的原因是小孔边缘熔化的金属在重力等力的作用下向小孔内流动,从而可以吸收更多的激光能量。

关键词：纯钛;激光封孔;光斑直径;焊缝成形;激光能量;