激光参数对铜焊缝拉伸剪切强度的影响

摘要： 汽车行业动力总成的电气化对高载流能力的电连接器提出了需求。这类连接器通常采用超声波焊接技术实现。若用激光焊接替代超声波焊接，可使焊带横截面积增大5倍，从而相应提升最大传输电流。横截面积的增加会导致加工过程中焊缝承受的载荷（至少5倍）升高。为降低热输入量，需最大化焊缝在剪切方向的强度。基于代表性试样几何结构（10×0.3 mm2），本研究探究了不同激光参数对搭接接头极限抗剪强度的影响，变量参数包括：激光波长（约1050 nm红外光+515 nm倍频光）、聚焦直径（42-300 μm）、基材不同热处理状态、工艺参数（激光功率0.6-4 kW与进给速度50-800 mm/s）及焊接策略（单道焊接、空间光束调制）。所用材料为Cu-ETP（纯度>99.9%铜）。所有测试参数下观察到的失效模式均为"熔合区断裂"。即使参数变化达到一个数量级，所有实验的极限抗剪强度仍维持在188 N/mm2左右，这与预期的激光参数与力学性能关系相矛盾，本文将对此差异展开讨论。