铝合金具有密度小、强度高、耐蚀、导热性高等特殊性能,其焊接结构件在动力机械、船舶制造、航空航天等领域的应用越来越广泛。但铝合金在大气中易发生自然氧化,在其表面形成一层疏松多孔的氧化膜,该氧化膜易吸收水分和污物,增加了铝合金焊接时氢的来源,从而导致焊缝氢气孔的增加,严重影响焊接质量。传统的机械退膜或化学退膜方法存在劳动强度大、污染环境、损伤基体材料、退膜效率低等诸多不利之处,而通过激光清洗铝合金表面氧化膜具有基体损伤小、无污染、工艺简单、适应性广、效率高等优点。鉴于此,本文搭建了铝合金激光清洗试验平台和激光-MIG电弧复合焊接试验平台,对5A06铝合金表面氧化膜进行了激光清洗试验,并在此基础上进行焊接试验,验证了激光清洗预处理对提高铝合金焊接质量的可行性和优越性。具体研究内容和结论如下:(1)分别采用皮秒激光和光纤激光进行铝合金激光清洗试验,利用全因子试验法研究了激光平均功率、光斑重叠率、扫描轨迹重叠率和辅助气体(空气、氩气)对清洗效果的影响规律。结果表明,不管是皮秒激光清洗还是光纤激光清洗,清洗深度与激光功率呈正相关,但随着激光功率的增大,清洗深度的增长趋势逐渐变缓。降低激光功率会降低清洗质量,适当增大重叠率后清洗质量可重新变得良好。在空气中进行激光清洗会造成铝合金表面二次氧化,平均功率越大二次氧化越严重,在氩气中激光清洗可有效避免清洗过程中铝合金的二次氧化;对于皮秒激光清洗,过大或过小的重叠率均会导致清洗表面粗糙度增大、表面形貌变差。当激光平均功率为100 W,光斑重叠率和扫描轨迹重叠率均为40%,辅助气体为氩气时,清洗效果最佳;对于光纤激光清洗,清洗表面粗糙度随重叠率的增大可分为三个阶段:维持高位,迅速减小,趋于稳定。当激光平均功率为100 W,光斑重叠率和扫描轨迹重叠率均为60%,辅助气体为氩气时,清洗效果最佳。(2)根据激光清洗试验结果,从清洗质量和清洗效率两个方面对比分析了光纤激光与皮秒激光清洗效果的差异。结果表明,光纤激光清洗会造成铝合金基体表面熔化较严重,而皮秒激光清洗则不存在这种现象。光纤激光清洗表面粗糙度较大,皮秒激光清洗表面粗糙度较小。在最佳清洗参数下,光纤激光的清洗深度较大,但面积清洗效率和体积清洗效率均不如皮秒激光。(3)在激光清洗试验的基础上,进行了铝合金激光-MIG电弧复合焊接试验,研究了皮秒激光清洗预处理对铝合金焊缝表面成形和焊缝气孔率的影响。结果表明,激光清洗预处理能够有效改善铝合金焊缝表面成形质量,与角磨机打磨法相比,可以避免因打磨深度不均匀、打磨时表面产生内应力等引起的焊缝表面成形美观度不足等缺陷。表面氧化膜对铝合金焊缝气孔率有重要影响,在空气中对铝合金进行激光清洗预处理或焊前打磨可以大幅减少铝合金焊缝气孔率,在氩气中进行激光清洗的铝合金焊接后焊缝气孔率最低。