摘要：利用高温热电偶检测异厚度铝合金激光拼焊时的温度场，分析不同检测位置、激光功率、焊接速度、添加粉末、板材厚度对温度场的影响。测量结果表明，焊缝附近温度梯度非常大。激光功率越高、焊接速度越慢，同一测量点峰值温度越高。添加金属粉末时，材料表面对激光的吸收率增强，同一测量点的峰值温度升高。同一测量点薄板的峰值温度比厚板高，达到峰值温度的时间比厚板短。
关键字：铝合金；激光拼焊；异厚度；温度场；热电偶
中文分类号：文献标识码：文章编号：
Measureontemperaturefieldofaluminiumalloyofdifferentthicknessonlaserwelding
YuShu-rong1,2,XiongJin-hui1,FanDing1,2,ChenJian-hong1,2
(1.KeyLaboratoryofNon-ferrousMetalAlloys,TheMinistryofEducation，LanzhouUniversityofTechnology，Lanzhou730050,China；2.StateKeyLaboratoryofAdvancedNon-ferrousMetalMaterials,LanzhouUniversityofTechnology，Lanzhou730050,China)
Abstract:Measureonthetemperaturefieldofaluminumalloyofdifferentthicknessonlaserweldingwithhigh-temperaturethermocouple,analyseofinfluenceswithdifferentposition,power,speed,withmetalpowder,thickness.Theresultofmeasureindicatedthatthegradsoftemperaturenearbyweldinglinearegreatly.Thepowerismorehighandthespeedismoreslow,thepeakoftemperatureonsamepointismorehigh.Thepeakoftemperatureismorehighwithmetalpowder,asaresultofabsorptivityismorehigh.Thepeakoftemperatureofthinnerbasemetalismorehighthanthickbasemetal,thetimeofattainingpeaktemperatureisshorterthanthickbasemetal.
Keywords:aluminumalloy;laserwelding;differentthickness;temperaturefield;thermocouple

前言
目前国际上对于移动装置如汽车、火车等的开发研究正朝着高效能、低能耗、低排放方向发展。剪裁拼焊板（TailoredWeldedBlanks）是近年来发展起来的一种新技术，激光剪裁拼焊板是将不同材质、不同厚度的板料经剪裁后，用激光焊接拼成各种坯板，然后整体冲压成形的一种加工工艺。剪裁拼焊钢板在汽车工业中的使用，有效地节省了材料，降低了车体重量，从而获得了很大的经济效益。而铝合金剪裁拼焊板目前还没有实际应用于移动装置，国际上对铝合金剪裁拼焊板的研究是一个前沿热点[1,2]。(
近年来，瑞士人L.Kampmann和P.Furrer采用脉冲激光和TIG焊接方法进行了不等厚铝合金拼焊板的
对比试验研究[3]，华中科技大学激光国家重点实验室的郑启光教授等，对激光拼焊不等厚钢板进行了大量研究[4]，但激光焊接铝合金剪裁拼焊板的实验研究在国内少见报道。
由于激光焊接是一个快速而不均匀的热循环过程,焊缝及热影响区附近出现很大的温度梯度，这些都成为影响焊接质量和使用性能的重要因素。而且，在异厚度铝合金激光拼焊工艺中，调整薄厚两板的熔化范围是关键技术，通过对薄厚两板温度场的对比测量，可以调整激光焊接时光斑的位置，使薄厚两板熔化均匀。所以，准确的掌握激光焊接温度场对认识异厚度铝合金激光拼焊过程的本质，提高焊接结构质量和使用性能，优化异厚度铝合金激光拼焊工艺都有很深刻的现实意义。
1实验装置与方法
1.1实验设备
本实验装置采用国产CO2横流激光加工系统，最小光斑直径0.2mm，激光为连续输出，模式TEM01，保护气体为氦气，采用正面背面双重保护，如图1所示。

1.2实验材料与方法
试验材料铝合金5A02，铝合金板材规格分别为：1.0mm×100mm×270mm和2.0mm×100mm×270mm。板材在焊接前先用丙酮清除油污，再用先碱洗后酸洗的方法去除氧化膜。采用两种拼焊方法：对接处涂敷铝镁混合粉末和不添加粉末，添加粉末的主要目的是补充焊接过程中焊缝镁元素的烧损，增加材料表面对激光的初始吸收率，两种拼焊方法如图2所示。

1.3测试方法
温度场的检测采用带实时数字显示的K型热电偶（NiCr-Niai），测量范围：-50℃(900℃，分辨率(1℃。分别连接探测传感引线，可以实时测量激光焊接过程中若干个点的温度变化。本实验中引线的连接位置如图3所示，各安排三条引线在薄厚两板的中心位置，每条引线连接一个热电偶，其中，A、A1测量点距焊缝中心3mm，B、B1测量点居焊缝中心8mm，C、C1测量点距焊缝中心15mm。