当前制造业普遍存在碳排放高、能耗大、效率低等难题,加剧了资源短缺与环境恶化的情况,难以满足当前制造业向绿色节能发展的需求。低碳制造作为一种以全生命周期视角下的可持续制造模式,综合考虑资源、环境以及碳排放,实现社会、经济效益与环境效益有效协同统一,已经成为当前学术界和产业界研究和关注热点的方向,并逐渐融入到当前现代制造的各个领域,尤其是高能耗、高排放的激光加工领域。激光焊接技术具有高能量密度、高效优质、高柔性化以及易于实现自动化等优点或技术优势,是最具潜力和发展前景的现代制造连接技术之一,日益广泛地应用于船舶、汽车、航空航天和军工装备等高端领域。但是,激光焊接技术存在高能耗、高物耗以及资源利用效率低等难题,也是高碳排放的现代技术。因此,为提高其资源环境效益,本文结合国家自然科学基金项目“面向低碳制造的激光加工工艺及系统优化基础理论与关键技术”等课题,提出一种基于碳效率的铝合金激光焊接工艺系统低碳优化方法,以期实现激光焊接技术低碳化、绿色化。首先,对铝合金激光焊接工艺的流程、特点,以及铝合金激光焊接系统的碳排放特性进行了分析,并建立了碳排放模型。对铝合金激光焊接系统的激光焊接与激光清洗工艺进行了初步分析,根据激光焊接系统的碳排放方法与碳源识别进行了系统边界的定义,详细阐述了基于铝合金激光焊接系统的设备模块化特点建立的碳排放模型。其次,根据碳排放建模内容构建了铝合金激光焊接系统的碳效率评价指标。首先描述了机械制造系统碳效率一般定义方法,详细阐述了熵权法的基本原理与应用步骤,从多维度构建了激光焊接系统的生产率碳效率、拉伸强度碳效率、成本碳效率以及综合碳效率指标体系。然后,采用目标级联方法对激光焊接系统工艺的碳排放与碳效率进行优化研究。具体介绍了目标级联法的基本思想,给出了三层级结构系统的数学公式,然后根据激光焊接系统的碳效率特点将该系统分为两层级结构,并使用目标级联法分别建立了工艺系统层碳效率优化模型与设备层碳排放优化模型。最后,进行铝合金激光焊接实验,并将目标级联法应用到铝合金激光焊接实验中,以优化激光焊接工艺系统的工艺系统层的碳效率与设备层的碳排放,并得到工艺参数因素对二者影响的程度与影响规律。