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鋁合金薄壁構件激光焊接多尺度建模與仿真 版權信息
- ISBN：9787030746221
- 條形碼：9787030746221 ; 978-7-03-074622-1
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
鋁合金薄壁構件激光焊接多尺度建模與仿真 內容簡介
本書圍繞鋁合金薄壁構件激光焊接機理與工藝，主要介紹激光焊接過程多尺度建模方法、熔池傳熱與流動行為、凝固特征參數分布、凝固微觀組織演化、焊縫組織性能調控等內容。本書將理論研究與工藝應用實例展現給讀者，使讀者更清晰地了解鋁合金激光焊接熔池凝固過程，提高激光焊接工藝水平。
鋁合金薄壁構件激光焊接多尺度建模與仿真 目錄
目錄
第1章 緒論 1
1.1 激光與材料的相互作用 2
1.1.1 激光對材料的加熱效應 2
1.1.2 激光對材料的熔化及氣化效應 3
1.1.3 激光誘導等離子體效應 4
1.2 鋁合金薄壁構件特點及應用簡介 4
1.2.1 鋁合金材料特性、分類及焊接性能 4
1.2.2 鋁合金薄壁構件焊接特點及應用 5
1.3 激光焊接技術簡介 5
1.3.1 激光焊接原理 5
1.3.2 激光焊接特點 7
1.3.3 激光焊接質量影響因素 7
1.4 激光焊接熔池凝固過程簡介 9
1.4.1 激光焊接熔池凝固特征 9
1.4.2 激光焊接熔池凝固形貌 11
1.5 激光焊接宏觀傳熱流動行為研究現狀 13
1.5.1 激光焊接宏觀傳熱流動行為實驗研究 13
1.5.2 激光焊接宏觀傳熱流動行為數值模擬研究 15
1.6 激光焊接微觀組織演化行為研究現狀 17
1.6.1 激光焊接微觀組織演化行為實驗研究 17
1.6.2 激光焊接微觀組織演化行為數值模擬研究 19
本章參考文獻 26
第2章 鋁合金薄板激光焊接過程多尺度建模與求解 29
2.1 激光焊接宏觀傳熱-流動耦合模型 30
2.1.1 耦合模型基礎理論 30
2.1.2 幾何模型 33
2.1.3 邊界條件 34
2.1.4 控制方程離散與數值求解 35
2.2 凝固過程微觀組織模擬相場模型 37
2.2.1 形核模型 37
2.2.2 定量相場模型 38
2.2.3 多晶生長模型 40
2.2.4 磁場作用下的相場模型 41
2.3 激光焊接熔池凝固過程宏-微觀跨尺度關系 43
2.4 多節點多GPU并行計算求解方法 45
2.4.1 CPU-GPU異構體系結構 45
2.4.2 并行編程模型 46
2.4.3 計算域分解 48
2.5 程序代碼編寫示例與說明 49
2.5.1 相場離散 49
2.5.2 溶質場離散 52
本章參考文獻 54
第3章 激光焊接宏觀傳熱流動行為與凝固參數分布 57
3.1 激光焊接實驗材料、設備及方法 58
3.2 激光焊接宏觀傳熱流動模型驗證 59
3.3 鋁合金薄板激光焊接傳熱流動行為分析 62
3.3.1 熔池流動行為分析 62
3.3.2 熔池傳熱行為分析 64
3.4 焊接工藝參數對熔池傳熱流動行為的影響 65
3.5 熔池凝固參數分布及其對微觀組織的影響 67
3.5.1 熔池凝固參數分布規律 67
3.5.2 凝固參數分布對微觀組織的影響 68
本章參考文獻 73
第4章 鋁合金薄板激光焊接凝固初期微觀組織演化 75
4.1 未考慮形核的多尺度模型驗證 76
4.1.1 晶粒組織層面的多尺度模型驗證 77
4.1.2 枝晶組織層面的多尺度模型驗證 77
4.2 平面晶向胞狀晶轉變及界面穩定性機制 78
4.2.1 平面晶向胞狀晶轉變過程 78
4.2.2 界面穩定性機制 80
4.3胞狀晶向柱狀晶轉變及枝晶間距調整機制 82
4.3.1 胞狀晶向柱狀晶轉變過程 82
4.3.2 枝晶間距調整機制 83
4.4 基于枝晶演化的多晶粒競爭生長機制 86
4.4.1 晶粒組織瞬態生長過程 86
4.4.2 晶粒競爭生長機理 88
本章參考文獻 89
第5章 鋁合金薄板激光焊接全焊縫凝固微觀組織演化 91
5.1 鋁合金薄板激光焊接焊縫等軸晶形核機制 92
5.1.1 實驗原理及方法 92
5.1.2 基于“重疊焊接”方法的等軸晶形核機制 93
5.1.3 異質形核核心物相 95
5.2 考慮晶粒形核的多尺度模型驗證 97
5.3 全焊縫熔池凝固微觀組織動態演化過程 99
5.4 焊縫溶質元素偏析行為 105
5.5 異質核心數量密度對全焊縫凝固微觀組織的影響 109
本章參考文獻 111
第6章 磁場作用下鋁合金激光焊接微觀組織演化 113
6.1 外加輔助磁場激光焊接實驗及數值模擬參數 114
6.1.1 實驗材料、設備及方法 114
6.1.2 數值模擬參數 115
6.2 磁場對激光焊接熔池流動行為的影響 116
6.2.1 鋁合金激光焊接過程中熔池流動行為及其數值模擬 116
6.2.2 磁場作用下鋁合金激光焊接熔池流動行為及其數值模擬 121
6.2.3 磁場對鋁合金激光焊接熔池流動行為的影響 128
6.3 磁場作用下的等軸晶生長行為 131
6.3.1 等軸晶生長初始時刻熱電磁力解析模型 131
6.3.2 等軸晶生長初始時刻熱電磁流動數值模擬 133
6.3.3 磁場對等軸晶形貌的影響 135
6.4 磁場作用下的柱狀晶生長行為 137
6.4.1 自然對流作用下的柱狀晶生長行為 137
6.4.2 磁場對柱狀晶生長行為的影響 138
6.4.3 磁感應強度對柱狀晶形貌的影響 140
6.5 磁場作用下平面晶向柱狀晶的過渡行為 142
本章參考文獻 148
第7章 鋁合金激光焊接焊縫凝固微觀組織工藝調控方法 151
7.1 激光焊接工藝參數優化 152
7.2 激光焊接微合金化 156
7.3 磁場輔助激光焊接 160
7.4 顆粒增強激光熔注焊接 162
7.5 擺動激光焊接 167
本章參考文獻 173
第1章 緒論 1
1.1 激光與材料的相互作用 2
1.1.1 激光對材料的加熱效應 2
1.1.2 激光對材料的熔化及氣化效應 3
1.1.3 激光誘導等離子體效應 4
1.2 鋁合金薄壁構件特點及應用簡介 4
1.2.1 鋁合金材料特性、分類及焊接性能 4
1.2.2 鋁合金薄壁構件焊接特點及應用 5
1.3 激光焊接技術簡介 5
1.3.1 激光焊接原理 5
1.3.2 激光焊接特點 7
1.3.3 激光焊接質量影響因素 7
1.4 激光焊接熔池凝固過程簡介 9
1.4.1 激光焊接熔池凝固特征 9
1.4.2 激光焊接熔池凝固形貌 11
1.5 激光焊接宏觀傳熱流動行為研究現狀 13
1.5.1 激光焊接宏觀傳熱流動行為實驗研究 13
1.5.2 激光焊接宏觀傳熱流動行為數值模擬研究 15
1.6 激光焊接微觀組織演化行為研究現狀 17
1.6.1 激光焊接微觀組織演化行為實驗研究 17
1.6.2 激光焊接微觀組織演化行為數值模擬研究 19
本章參考文獻 26
第2章 鋁合金薄板激光焊接過程多尺度建模與求解 29
2.1 激光焊接宏觀傳熱-流動耦合模型 30
2.1.1 耦合模型基礎理論 30
2.1.2 幾何模型 33
2.1.3 邊界條件 34
2.1.4 控制方程離散與數值求解 35
2.2 凝固過程微觀組織模擬相場模型 37
2.2.1 形核模型 37
2.2.2 定量相場模型 38
2.2.3 多晶生長模型 40
2.2.4 磁場作用下的相場模型 41
2.3 激光焊接熔池凝固過程宏-微觀跨尺度關系 43
2.4 多節點多GPU并行計算求解方法 45
2.4.1 CPU-GPU異構體系結構 45
2.4.2 并行編程模型 46
2.4.3 計算域分解 48
2.5 程序代碼編寫示例與說明 49
2.5.1 相場離散 49
2.5.2 溶質場離散 52
本章參考文獻 54
第3章 激光焊接宏觀傳熱流動行為與凝固參數分布 57
3.1 激光焊接實驗材料、設備及方法 58
3.2 激光焊接宏觀傳熱流動模型驗證 59
3.3 鋁合金薄板激光焊接傳熱流動行為分析 62
3.3.1 熔池流動行為分析 62
3.3.2 熔池傳熱行為分析 64
3.4 焊接工藝參數對熔池傳熱流動行為的影響 65
3.5 熔池凝固參數分布及其對微觀組織的影響 67
3.5.1 熔池凝固參數分布規律 67
3.5.2 凝固參數分布對微觀組織的影響 68
本章參考文獻 73
第4章 鋁合金薄板激光焊接凝固初期微觀組織演化 75
4.1 未考慮形核的多尺度模型驗證 76
4.1.1 晶粒組織層面的多尺度模型驗證 77
4.1.2 枝晶組織層面的多尺度模型驗證 77
4.2 平面晶向胞狀晶轉變及界面穩定性機制 78
4.2.1 平面晶向胞狀晶轉變過程 78
4.2.2 界面穩定性機制 80
4.3胞狀晶向柱狀晶轉變及枝晶間距調整機制 82
4.3.1 胞狀晶向柱狀晶轉變過程 82
4.3.2 枝晶間距調整機制 83
4.4 基于枝晶演化的多晶粒競爭生長機制 86
4.4.1 晶粒組織瞬態生長過程 86
4.4.2 晶粒競爭生長機理 88
本章參考文獻 89
第5章 鋁合金薄板激光焊接全焊縫凝固微觀組織演化 91
5.1 鋁合金薄板激光焊接焊縫等軸晶形核機制 92
5.1.1 實驗原理及方法 92
5.1.2 基于“重疊焊接”方法的等軸晶形核機制 93
5.1.3 異質形核核心物相 95
5.2 考慮晶粒形核的多尺度模型驗證 97
5.3 全焊縫熔池凝固微觀組織動態演化過程 99
5.4 焊縫溶質元素偏析行為 105
5.5 異質核心數量密度對全焊縫凝固微觀組織的影響 109
本章參考文獻 111
第6章 磁場作用下鋁合金激光焊接微觀組織演化 113
6.1 外加輔助磁場激光焊接實驗及數值模擬參數 114
6.1.1 實驗材料、設備及方法 114
6.1.2 數值模擬參數 115
6.2 磁場對激光焊接熔池流動行為的影響 116
6.2.1 鋁合金激光焊接過程中熔池流動行為及其數值模擬 116
6.2.2 磁場作用下鋁合金激光焊接熔池流動行為及其數值模擬 121
6.2.3 磁場對鋁合金激光焊接熔池流動行為的影響 128
6.3 磁場作用下的等軸晶生長行為 131
6.3.1 等軸晶生長初始時刻熱電磁力解析模型 131
6.3.2 等軸晶生長初始時刻熱電磁流動數值模擬 133
6.3.3 磁場對等軸晶形貌的影響 135
6.4 磁場作用下的柱狀晶生長行為 137
6.4.1 自然對流作用下的柱狀晶生長行為 137
6.4.2 磁場對柱狀晶生長行為的影響 138
6.4.3 磁感應強度對柱狀晶形貌的影響 140
6.5 磁場作用下平面晶向柱狀晶的過渡行為 142
本章參考文獻 148
第7章 鋁合金激光焊接焊縫凝固微觀組織工藝調控方法 151
7.1 激光焊接工藝參數優化 152
7.2 激光焊接微合金化 156
7.3 磁場輔助激光焊接 160
7.4 顆粒增強激光熔注焊接 162
7.5 擺動激光焊接 167
本章參考文獻 173
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鋁合金薄壁構件激光焊接多尺度建模與仿真 節選
第1章緒論 激光焊接技術具有能量密度高、焊縫深寬比大、熱影響區小、生產效率高、接頭質量好等諸多優點，是一種極具前途的先進焊接技術。目前，激光焊接技術已經逐步應用于汽車、航空航天、軌道交通等制造領域，得到了業界的青睞。 激光焊接接頭的服役性能與其焊縫凝固微觀組織密切相關，深入理解熔池凝固過程，實現焊縫微觀組織的定量預測，對優化焊接工藝、提高接頭質量具有重要意義。 本章將首先介紹激光與材料相互作用的特點，概述激光焊接技術；其次闡述激光焊接熔池中復雜的傳熱傳質行為及熔池凝固過程；*后對激光焊接宏觀傳熱流動行為和微觀組織演化行為研究現狀進行介紹。 1.1激光與材料的相互作用 激光與材料的相互作用過程復雜，涉及激光物理學、非線性光學、傳熱學、熱力學、氣體動力學、等離子體物理學等多個學科領域，包含加熱、熔化、氣化、等離子體產生等，其物理現象主要如圖1.1所示，這些效應構成了激光材料加工的基礎。 1.1.1激光對材料的加熱效應 材料吸收激光后首先產生的不是熱量，而是某些質點的過量能量（自由電子的動能、束縛電子的激發能、過量的聲子能）。這些過量能量要經歷兩個步驟才能轉化為熱能：**步是受激粒子運動的空間和時間隨機化，這個過程在粒子的碰撞時間（動量弛豫時間）內完成，是一個極短的過程；第二步是能量在各質點間的均勻分布，這個過程包含大量的碰撞和中間狀態。 研究激光與材料相互作用所產生的熱作用，一般假設一個激光能量分布與所吸收激光能量分布相同的熱源作用于材料表面。在此前提下，建立溫度場模型分析激光處理時的加熱和冷卻過程。在表層材料向基體內部傳熱階段，主要是遵循傅里葉（Fourier）熱傳導定律進行。不同材料其激光熱源模型也不同：對于金屬材料，激光的吸收長度非常小，激光吸收發生在材料表層1～5μm，其熱源模型可表示為 （1.1） 對于非金屬材料，吸收長度不可忽略，其熱源模型可表示為 （1.2） 式中：A為材料對激光的吸收率；I0(x，y，t)為激光強度在材料表面的分布；δ(z)為狄拉克（Dirac）函數；α0為激光在材料中的吸收系數。激光強度I0(x，y，t)通常可表示為空間分布I0(x，y)與無量綱時間波形B(t)的乘積，典型的波形B(t)有階梯波、矩形波、三角波、梯形波、高斯（Gauss）波形等。 在激光加熱過程中，材料的熱物理參數（吸收系數、比熱容、熱擴散率、導熱系數）是隨溫度變化的，但對大多數材料而言，其熱物理參數隨溫度變化較小，可近似視為常數，也可對過程所涉及的溫度取平均值。 1.1.2激光對材料的熔化及氣化效應 當一定強度的激光照射到材料表面，材料表面溫度達到熔點Tm時，等溫面（熔化波前T=Tm）將以一定的速度向材料內部傳播，其傳播速度取決于激光功率密度和材料固相、液相的熱力學參數。通常把不發生氣化的熔化稱為淺層熔化，淺層熔化時，光斑大于熔池直徑，橫向熱擴散的影響可以忽略。淺層熔化區的*大深度為 （1.3） 式中：k為導熱系數；A為材料對激光的吸收率；P為激光功率；Tv為材料的氣化溫度；Tm為材料的熔化溫度。 就材料特性而言，材料的導熱系數k和Tv/Tm的比值越大，則熔化深度Zmax越大。就激光特性而言，為了提高熔化深度，應采用較小的激光功率密度，因為較小的激光功率密度可使材料表面加熱到Tv的時間較長。 與淺層熔化對應的是深層熔化，深層熔化是指熔化深度不小于光斑半徑的情形，但不發生溶液的沸騰，只在氣液相面上發生平衡氣化。深層熔化時，熔池直徑大于光斑直徑，熔池中心出現一個直徑小于光斑的平穩氣化井區，井區內的蒸氣密度小，對激光基本透明，激光直接進入照射在井區底部的氣液界面上被吸收，吸收的激光能量被用于井壁的熱擴散和井底的氣化。假設激光光斑和氣化井的半徑均為Rs，則深層熔化的深度為 （1.4） 式中：kq為該狀態下的導熱系數；Lv為汽化潛熱；ρq為該狀態下的密度。 從激光作用下材料的熔化可以看出，熔化過程中一般伴隨著材料的氣化。材料的氣化機制與激光功率密度密切相關：當激光功率密度較小時，材料氣化不劇烈，飽和蒸氣壓力與環境氣壓平衡，蒸氣粒子運動速度分布各向同性，處于平動平衡的麥克斯韋（Maxwell）分布；當激光功率密度較大時，材料氣化率增大，蒸氣壓力升高，并明顯高于環境壓力，蒸氣中返回溶液的粒子數減少，速度分布偏離平衡的麥克斯韋分布。離開液面的氣體粒子必須經過一段距離，通過彼此間的碰撞才能重建平動平衡。 1.1.3激光誘導等離子體效應 激光作用于材料表面，引發蒸氣，蒸氣繼續吸收激光能量，使溫度升高，*終形成高溫、高密度的等離子體。等離子體是大量帶電粒子（電子、離子）以及原子和分子組成的物質體系，它整體呈電中性。當激光輻射強度超過某一臨界值形成激光誘導的等離子體后，表現出材料對激光能量吸收增強的現象，但是在高功率焊接時，當產生的等離子體尺寸超過某一特征值或者脫離工件表面時，激光深熔焊被終止，切斷了激光與材料之間的能量耦合，出現激光被等離子體屏蔽的現象，這種效應稱為等離子體屏蔽效應。等離子體吸收的能量與入射激光能量之比，稱為等離子體屏蔽系數。等離子體屏蔽系數與激光波長有關，長波長激光的等離子體屏蔽效應比短波長激光要強烈一些，出現時間更早。在激光焊接中，等離子體的吸收和散射作用影響了激光的傳輸效率，降低了到達工件上的激光能量；而等離子體的負透鏡效應（折射）擴大了激光能量與工件上的作用區，從而降低了焊接質量。 1.2鋁合金薄壁構件特點及應用簡介 1.2.1鋁合金材料特性、分類及焊接性能 鋁合金具有高比強度、比模量、疲勞強度、耐腐蝕穩定性等優點，成為航空航天、軌道交通、汽車等領域中廣泛使用的材料。按化學成分和制造工藝，鋁合金可分為鑄造鋁合金和變形鋁合金兩大類。鑄造鋁合金一般含有較多溶質，液態下具有良好的流動性，固態下存在共晶組織，適合于鑄造成形。與鑄造鋁合金相比，變形鋁合金所含溶質較少，能獲得均勻的單相固溶體組織，這類鋁合金廣泛應用于焊接結構中。按強化方式，變形鋁合金又可分為熱處理強化鋁合金和非熱處理強化鋁合金。非熱處理強化鋁合金的固溶體成分不隨溫度而變化，只能通過冷作變形強化；熱處理強化鋁合金固溶體成分隨溫度而變化，可通過淬火和時效處理使之強化。 鋁合金的焊接方法較多，如鎢極脈沖氬弧焊、熔化極脈沖氬弧焊、激光焊、電子束焊、攪拌摩擦焊等。在鋁合金的熔焊過程中，主要存在氣孔、熱裂紋、軟化等問題。氣孔缺陷主要分為冶金氣孔和工藝氣孔。液態鋁對氫元素的吸收率約為固態鋁的20倍，在熔池的凝固過程中，如果液態鋁合金吸收的過量氫元素在凝固過程中來不及排除，就極易導致冶金氣孔，也稱為氫氣孔。另外，由于鋁合金的導熱性很強，在同樣的工藝條件下，鋁合金熔化區的冷卻速度為鋼的4～7倍，熔池凝固速度很快。在快冷條件下，熔池中析出的氣體可能來不及逸出，從而在焊縫中形成工藝氣孔。在熱裂紋方面，鋁合金凝固溫度區間范圍大，熱膨脹系數大，且在焊縫凝固后期容易形成低熔點化合物，這使鋁合金具有較大的裂紋傾向。在焊接軟化方面，許多通過熱處理強化的鋁合金，如AA6082-T6鋁合金中含有Mg2Si析出強化相、AA2219-T87鋁合金中含有Al2Cu析出強化相，在經過焊接過程的熔化再結晶作用后，母材中的析出強化相分解并溶入基體，某些情況下晶粒還出現粗化現象，這些因素導致接頭中的強化作用降低。此外，焊接熱循環對母材的熱作用還將導致熱影響區產生過時效作用，使析出強化相改變了形貌，降低了強化作用效果。這些因素使鋁合金焊接接頭強度大幅低于母材，即出現接頭軟化問題。 1.2.2鋁合金薄壁構件焊接特點及應用 鋁合金薄壁構件焊接的主要特點有：①焊接變形控制難。相比于常規結構，薄壁構件自身拘束度更小，在焊接后易產生失穩變形。由于鋁合金本身熱膨脹系數大（20℃下為23.2×10-6/℃），鋁合金薄壁構件焊接的熱變形問題更加突出。②焊接熔池易坍塌、燒穿。鋁合金薄壁構件焊接時，如果熱輸入量控制不當，易出現熔池坍塌或燒穿，且后續處理比較困難。③焊接氧化問題嚴重。鋁的化學性質活潑，與空氣接觸時會極快地產生一層致密的氧化鋁薄膜。由于氧化鋁的熔點高、導熱性差，會嚴重阻礙熔融金屬間的結合，導致焊縫成形困難，易產生裂紋或夾雜。 鋁合金薄壁構件焊接技術在航空航天、軌道交通等領域應用廣泛。在航空航天方面，激光焊接首次實現了鋁合金飛機蒙皮與長桁之間的連接，并且在空客A318外殼系列產品上得以實現。這種激光焊接結構取代了傳統機身蒙皮與長桁之間的鉚接過程，減輕了飛機重量，減少了生產工藝步驟，提高了制造速度，從整體上實現了降低成本的目標。在軌道交通方面，高速列車車體主要由不同斷面形狀的鋁合金型材與板材拼焊而成。由于接頭多為長直焊縫，主要采用自動熔化極惰性氣體保護電弧焊（metal inert-gas arc welding，MIG）。另外，由于焊縫數量多、長度長，焊接以后部件總是存在一定的變形和殘余應力，變形嚴重時會影響整體車體的組裝，為了保證車體尺寸，往往在焊后進行火焰調修。 1.3激光焊接技術簡介 激光焊接是一種高效、精密的焊接方法，通過高能量密度的激光束作為熱源使材料連接區的部分金屬熔化，從而將兩個零件或部件連接起來。激光能量高度集中，加熱、冷卻、凝固過程非常迅速，它能使一些高熱導率和高熔點金屬快速熔化，完成特種金屬或合金材料的焊接。與傳統焊接技術相比，激光焊接技術具有高精度、低變形、高效率等優勢，被廣泛應用于航空航天、軌道交通、汽車、能源等工業領域。 1.3.1激光焊接原理 根據激光焊時焊縫的形成特點，激光焊接可分為熱傳導焊接和激光深熔焊接。前者使用的激光功率密度低，熔池形成時間長，且熔深淺，多用于小型零件的焊接；后者使用的激光功率密度高，激光輻射區金屬熔化速度快，在金屬熔化的同時伴隨著強烈的氣化，能獲得熔深較大的焊縫。 1.熱傳導焊接 熱傳導焊接的功率密度一般不高于106W/cm2，表面下的金屬主要靠表面吸收激光能量后向下的熱傳導而被加熱至熔化，形成焊縫接近半圓形。熱導焊時，激光輻射能量作用于材料表面，激光輻射能在表面轉化為熱量。表面熱量通過熱傳導向內部擴散，使材料熔化，在兩材料連接區的部分形成熔池。熔池隨激光束一起向前運動，熔池中的熔融金屬并不會向前運動。在激光束向前運動后，熔池中的熔融金屬隨之凝固，形成連接兩塊材料的焊縫，如圖1.2（a）所示。激光輻照能量只作用于材料表面，下層材料的熔化靠熱傳導進行。因此，用這種加熱方法所能達到的熔化深度受到氣化溫度和熱導率的限制，且一般只應用于薄板或小零件的焊接加工。 2.激光深熔焊接 激光深熔焊接的功率密度一般達到106W/cm2以上，激光輸入的能量遠大于熱傳導、熱對流、熱輻射散失的熱量，材料表面會發生熔化和氣化而產生小孔，如圖1.2（b）所示。在小孔內金屬蒸氣產生的壓力與四周熔池的靜壓力和表面張力形成動態平衡，激光可以通過小孔直接射到孔底，產生小孔效應。激光能量通過逆軔致輻射作用（主要發生在小孔內或小孔上方形成的等離子體云中）和菲涅耳（Fresnel）吸收作用（小孔壁面上）被材料吸收，隨著激光束與工件的相對運動，使小孔周邊金屬不斷熔化、流動、封閉、凝固而形成連續焊接。與傳統焊接相比，熔池溫度顯著提高，由于焊接過程極快，熱量傳遞到周圍母材中形成狹窄的熱影響區。
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