为减少6061铝合金搭接叠焊接头激光焊接缺陷, 采用激光摆动焊接方法, 研究光束摆动对焊缝成形质量、显微组织和显微硬度的影响。结果表明:无摆动焊搭接接头焊缝成形粗糙不均匀, 焊缝中心存在大量气孔; 激光摆动焊接可明显改善焊缝成形, 降低焊缝内部气孔率。当扫描幅值为1.0～1.5 mm, 扫描频率为100～300 Hz时, 激光摆动焊缝成形质量良好, 气孔率小于0.6%。与无摆动焊接接头相比, 激光摆动焊接头焊缝形状由Y形变为U形, 且焊缝区晶粒细化; 焊缝柱状晶长度由无摆动时的380 μm减小至130 μm, 等轴晶直径由120 μm减小至75 μm。激光摆动焊还可提高焊缝显微硬度, 焊缝区显微硬度由无摆动时的60 HV增大至65 HV。

铝、钢金属在物理化学性质上的巨大差异使得铝/钢异种接头的优质连接成为焊接领域的难点。采用摆动激光热源实现了6061铝合金和316L不锈钢搭接接头的良好连接,研究了激光摆动模式、摆动频率对接头成形质量、界面组织结构及拉剪强度的影响。结果表明:摆动激光能够增加铝/钢界面的连接面积,减小接头的熔深,有效抑制焊缝中的气孔、裂纹等缺陷;同时,摆动激光能使界面温度均匀并增强对熔池的搅拌作用,降低界面处的冶金反应,有效抑制界面脆硬金属间化合物的产生;摆动激光焊接接头的界面组织主要为Fe(Al)固溶体及少量弥散分布的针状FeAl3相;摆动激光焊接接头的最大拉剪强度可达117.5 N/mm,相比于常规激光焊接接头提高了约45%,接头断裂位置为不锈钢与焊缝交界处。