激光清洗作为新型清洗方法,具有高效、环保、易操作、高精度等优点,在工业生产中的应用具有广阔前景。本文选用5754铝合金为试验材料,基于激光清洗设备和光纤激光焊接系统试验平台,通过扫描电镜、能谱仪、高速摄影等分析测试设备检测样品,探究铝合金表面氧化层的激光清洗机理,研究激光清洗工艺参数对清洗效果的影响以及激光清洗后对激光焊接的影响。通过建立材料热力学模型和计算激光清洗参数间数学关系对试验结果进行详细的讨论分析。在机理研究方面,由于铝合金表面氧化层和基体的物理化学性质不同,对光纤激光能量的吸收及吸收能量后物态变化存在差异。通过建立材料热力学模型,计算出表面氧化层被激光清除所需理论能量密度为16.4 J/cm2。在低能量密度下,表面氧化层去除主要由于激光烧蚀产生的相爆炸,即瞬态物态改变所引起的体积急剧变化。在高能量密度下,除激光烧蚀外,由于铝合金基体和表面氧化层热扩散系数不同,在吸收大量激光能量后产生的热力耦合效应导致氧化层与基体分离,并在基体蒸气压冲击作用下移除表面氧化层。激光清洗过程中产生的等离子体范围和强度与能量密度呈正相关。在工艺研究方面,通过试验和参数间的数学关系发现,能量密度是影响清洗效果和表面粗糙度值的关键因素。工艺参数主要通过影响能量密度和脉冲坑在样品表面的分布达到良好的激光清洗效果和表面粗糙度值。能量密度与激光清洗效果和表面粗糙度值呈正相关,并通过影响脉冲坑的形貌改变表面粗糙度值。搭接率通过改变相同表面的脉冲坑数量影响激光清洗效果和表面粗糙度值,最大的表面粗糙度值出现在搭接率为50%-67%之间。试验中,2μm铝合金表面氧化层的初始清洗阈值为12.7 J/cm2,完全清洗阈值为25.5 J/cm2。在激光焊接方面,与未清洗样品相比,经过激光清洗后的样品宏观焊缝更加明亮,焊缝熔深和焊缝横截面积表现出增大的趋势,且这一趋势在低线能量下更加明显。基于清洗前后样品表面氧化层和表面形貌的不同,得出样品对激光能量吸收的差异,对样品焊缝尺寸的变化作出定性分析。在不同清洗方式后,样品焊缝尺寸近似相等。在低线能量下,化学清洗和机械清洗焊缝形貌相比激光清洗表现得窄而深。