铝及其合金由于低密度和高强度等优点可以作为飞机和车辆制造中的结构部件,特别对于铝合金薄板,经常应用于新能源汽车电池模块的外壳等部件中。脉冲激光焊接工艺属于激光束焊接的一种方法,通过控制相关脉冲参数可进一步调整热输入,因此这也是该脉冲焊接主要用于薄板等微连接技术的原因。脉冲激光不仅可用于实现单独的点焊连接而且可以通过重叠的焊点实现连续缝焊,然而许多研究表明连续脉冲激光焊接不仅仅是许多单个焊点的简单叠加,因此相比于连续波激光一般存在更加复杂的焊接过程。凝固过程中的开裂是铸件和焊缝的严重缺陷,当半固态区域及其周围的凝固收缩和热收缩受到阻碍时,会在半固态区域中引起拉伸变形,从而导致沿着没有足够供给的晶界开裂。本研究针对5083铝合金研究了脉冲峰值功率、脉冲宽度、脉冲频率、脉冲波形以及脉冲时间间隔等脉冲参数对凝固裂纹的影响。裂纹试验主要分为脉冲激光点焊以及连续脉冲激光焊接两个部分进行,并采用数值模拟、高速摄影以及声发射技术对熔池凝固过程进行分析。首先在脉冲激光点焊的实验中,通过设计了缓降脉冲和分级下降脉冲两种脉冲波形方式来改善5083铝合金脉冲激光焊点的凝固条件,对熔池的凝固速度和温度梯度进行了数值模拟分析。缓降脉冲的应用使裂纹截面积由420475μm~2减小到0,裂纹半径和裂纹深度分别由596μm和671μm减小至0。缓降脉冲波形不仅降低了熔池初期的凝固速率,而且增加了固液界面附近的温度梯度,且在熔池水平比垂直方向上更加明显。分级下降脉冲有效的控制了裂纹半径,并且随脉冲功率的减小而减小直至消除裂纹。采用缓降或分级下降脉冲波形还可以减小激光作用结束时的液态熔池体积,降低凝固后期的收缩应力。其次在连续脉冲激光焊接中,采用脉冲波形以外的方法来研究凝固裂纹。基于焊接残余应力的假设,通过缩短脉冲之间的时间间隔,减小了单脉冲焊接后的裂纹半径,实现无裂纹焊接。当脉冲间隔由66.67ms减小至23.81ms时,裂纹占焊缝长度的比例由85.37%减少至0。抑制裂纹产生采用的23.81ms脉冲间隔远大于3ms左右的脉冲焊点凝固时间,通过高速摄影和声发射对焊接及凝固过程的同步监测,成功捕获了熔池凝固后裂纹尺寸扩展的证据,验证了铝合金连续脉冲激光焊接中存在残余应力的假设。