CN113305435A - 激光搅拌焊接中气孔抑制的工艺参数优化方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于激光焊接相关技术领域，其公开了一种激光搅拌焊接中气孔抑制的工艺参数优化方法及系统，该方法包括：S1，获取向后弦长、向前弦长、前进步长以及平均能量密度与焊接工艺参数的关系，激光搅拌焊接过程中激光运动轨迹和焊缝中心相邻两交点间的距离为弦长；S2，建立向后弦长、向前弦长、前进步长以及平均能量密度的优化约束条件；S3，获取工艺参数的预设范围；S4，将预设范围内的工艺参数值代入向后弦长、向前弦长、前进步长以及平均能量密度的优化约束条件，则同时满足向后弦长、向前弦长、前进步长以及平均能量密度的优化约束条件的工艺参数组合为优化后的工艺参数。本申请通过对焊接工艺参数进行优化，实现大溶深、少气孔的焊接。

Description

激光搅拌焊接中气孔抑制的工艺参数优化方法及系统

技术领域

本发明属于激光焊接相关技术领域，更具体地，涉及一种激光搅拌焊接中气孔抑制的工艺参数优化方法及系统。

背景技术

铝合金中厚壁构件具有密度小、比强度高等优点，在轨道交通、航空航天等领域得到了广泛应用。超高功率激光焊接技术具有能量密度高、热输入小、柔性好等特点，为铝合金中厚壁构件的高效焊接提供了有效手段，然而，焊接过程存在气孔缺陷突出的问题。

近年来，激光搅拌焊接作为新兴技术被提出，引起了国内外研究人员的广泛关注。激光搅拌焊接的原理是：激光束照射在两个有序转动的振镜组上，实现激光束快速、有序、小范围地摆动，从而达到激光焊接时光束边向前行进，边搅拌的目的，工作原理如图1所示。研究表明，激光搅拌焊接技术可加速熔池流动，有利于气泡的溢出和上浮，同时可有效改善焊缝表明成形。但是，在激光搅拌焊接工艺参数设计过程中，由于激光光束的搅拌作用，焊接过程工艺参数变多，焊接过程变得更加复杂，传统的工艺设计方法对激光功率、焊接速度、搅拌频率、搅拌振幅等参数进行设计时，全凭相关参数的大致影响规律进行工艺参数设计，且需要进行大量的工艺试验，耗费大量人力物力。尤其是，在铝合金中厚板焊接中，对焊缝熔深有要求，然而目前研究表明，增大搅拌振幅和搅拌频率气孔抑制效果才明显，但焊缝熔深也大幅下降，气孔率与焊缝熔深相对立的关系进一步加大了工艺设计难度，极大地延长了工艺设计周期，降低生产效率。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种激光搅拌焊接中气孔抑制的工艺参数优化方法及系统，通过对焊接工艺参数进行优化设计，实现大溶深、少气孔的焊接。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种激光搅拌焊接中气孔抑制的工艺参数优化方法，所述方法包括：S1，获取向后弦长、向前弦长、前进步长以及平均能量密度与焊接工艺参数的关系，激光搅拌焊接过程中激光运动轨迹和焊缝中心相邻两交点间的距离为弦长，其中，矢量方向与焊接方向相异的为向后弦长，与焊接方向相同的为向前弦长，轨迹点运动一个周期后变化的距离长度为前进步长；S2，建立所述向后弦长、向前弦长、前进步长以及平均能量密度的优化约束条件；S3，获取所述工艺参数的预设范围；S4，将所述预设范围内的工艺参数值代入所述向后弦长、向前弦长、前进步长以及平均能量密度的优化约束条件，则同时满足所述向后弦长、向前弦长、前进步长以及平均能量密度的优化约束条件的工艺参数组合为优化后的工艺参数。

优选地，所述工艺参数包括激光功率、焊接速度、搅拌频率以及搅拌振幅。

优选地，所述激光运动轨迹方程为：

其中，x和y为t时刻激光束在X和Y方向的坐标值，其中，X方向为所述焊接的前进方向，Y方向为焊接母材平面上与所述X方向垂直的方向，x₀和y₀分别为激光束在X方向和Y方向的初始位置，A_x和A_y分别为光束在X方向和Y方向的搅拌频率，f_x和f_y分别为光束在X方向和Y方向的搅拌频率，

和

分别为激光光束的初始相位。

优选地，所述向后弦长Lb与所述工艺参数的关系式为：

其中，A_x为焊接方向的搅拌振幅，v为焊接速度，f为搅拌频率，f_x为焊接方向的搅拌频率，

为焊接方向的初始相位；

所述向前弦长Lf与所述工艺参数的关系式为：

所述前进步长Step与所述工艺参数的关系式为：

优选地，获取平均能量密度与焊接工艺参数的关系的步骤为：

获取激光光束的光强分布，其中，所述光强分布I的表达式为：

其中，η为焊接母材对激光能量的吸收率，P为激光功率，r₀为激光光斑半径，x和y为激光束在X和Y方向的坐标值；

对所述光强分布进行积分获取所述光强的能量分布，所述光强的能量分布E(x，y)的表达式为：

其中，E(x，y)为板材在(x，y)处的能量密度，I(x，y，t)为t时刻点(x，y)处的光强强度；

对焊缝中心区域的能量分布取平均即为所述平均能量密度，所述平均能量密度的表达式为：

其中，y＝0。

优选地，所述向后弦长Lb的优化约束条件为：

其中，h为预设目标熔深；

所述向前弦长Lf的优化约束条件为：

其中，r₀为激光光斑半径；

所述前进步长Step的优化约束条件为：

Step＜5r₀

所述平均能量密度的优化约束条件为：

Em_min＜Em＜E_max

其中，Em_max和Em_min为经验条件下的最大和最小平均能量密度。

优选地，根据焊接系统各参数工作区间或工艺需求获取所述工艺参数的预设范围。

优选地，将所述工艺参数值分别以预设步长输入所述优化约束条件，当所述工艺参数值同时满足所述向后弦长、向前弦长、前进步长以及平均能量密度的优化约束条件时则保留，否则舍弃并进行下一组工艺参数的验证。

按照本发明的另一个方面，提供了一种激光搅拌焊接中气孔抑制的工艺参数优化系统，所述系统包括：第一获取模块，用于获取向后弦长、向前弦长、前进步长以及平均能量密度与焊接工艺参数的关系，激光搅拌焊接过程中激光运动轨迹和焊缝中心相邻两交点间的距离为弦长，其中，矢量方向与焊接方向相异的为向后弦长，与焊接方向相同的为向前弦长，轨迹点运动一个周期后变化的距离长度为前进步长；建立模块，用于建立所述向后弦长、向前弦长、前进步长以及平均能量密度的优化约束条件；第二获取模块，用于获取所述工艺参数的预设范围；代入选择模块，用于将所述预设范围内的工艺参数值代入所述向后弦长、向前弦长、前进步长以及平均能量密度的优化约束条件，则同时满足所述向后弦长、向前弦长、前进步长以及平均能量密度的优化约束条件的工艺参数组合为优化后的工艺参数。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，本发明提供的一种激光搅拌焊接中气孔抑制的工艺参数优化方法及系统具有如下有益效果：

1.本申请从小孔的稳定性出发，使用向后弦长、向前弦长作为表征气孔率的指标，将前进步长作为能量评价指标，将焊缝中心的平均能量密度作为熔深评价指标，并将向后弦长、向前弦长、前进步长以及平均能量密度与待优化工艺参数的关系，通过控制向后弦长、向前弦长、前进步长以及平均能量密度的约束条件实现工艺参数的约束，进而获得多组较优的工艺参数，在工程应用中直接使用即可，实现对光束运动轨迹的精准控制，抑制焊接过程中气孔的生成，最终实现少气孔焊接。

2.本申请可以精准控制焊接过程激光束的能量分布，避免焊接过程出现焊缝区域未熔合的现象，同时可以实现对焊接接头焊缝形貌的预测，获取满足应用要求的熔深。

3.搅拌焊接不同于单激光焊接，光束存在弧形运动，弧形运动会使得熔池存在涡旋运动，达到扩大焊接小孔开口面积的效果，从而避免了焊接小孔的闭合塌陷形成气泡，该弦长大于一定范围将使得气泡溢出，避免了小孔凝固于焊缝中形成气孔。

4.本申请不需要大量的工艺试验就可以获得少气孔且大熔深的工艺参数，仅需要焊缝熔深结果就可以利用本方法进行工艺参数的优化，操作简单，显著缩短了工艺设计周期。

附图说明

图1示意性示出了激光搅拌焊接的原理图；

图2示意性示出了本申请中激光搅拌焊接中气孔抑制的工艺参数优化方法的步骤图；

图3示意性示出了本申请中激光搅拌焊接中气孔抑制的工艺参数优化方法的流程图；

图4示意性示出了无穷形激光搅拌焊接的轨迹图；

图5示意性示出了激光搅拌焊接中的焊接缺陷图；

图6示意性示出了能量密度的示意图；

图7示意性示出了能量密度的截面示意图；

图8示意性示出了优化后的参数组合示意图；

图9A示意性示出了普通实验设计的焊接工艺参数焊接后的示意图；

图9B示意性示出本申请优化后的工艺参数b组合下的焊接示意图；

图9C示意性示出本申请优化后的工艺参数c组合下的焊接示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

气孔缺陷是超高功率焊接过程中出现的主要缺陷之一，其中在铝合金中厚板的焊接中尤为突出。以下以铝合金中厚板的焊接为例对本申请中的方法进行详细介绍。超高功率激光搅拌焊接技术为铝合金中厚板焊接过程气孔抑制提供了一种有效手段。但是超高功率激光搅拌焊接技术改变了光束的运动轨迹和焊接过程的能量分布，使得焊接过程更加复杂，相关工艺参数影响机制不清，工艺参数选取有很大的盲目性，容易出现如图5所示的气孔和未熔合缺陷。现有技术方法仅通过增大搅拌振幅和搅拌频率增强气孔抑制效果，但是焊缝熔深难以满足铝合金中厚板的焊接要求。本申请提出了一种精确控制光束运动轨迹和能量密度，实现焊缝熔深较大、且气孔率小的焊接工艺优化方法，如图2和图3所示，本申请中的方法包括如下步骤S1～S4。

S1，获取向后弦长、向前弦长、前进步长以及平均能量密度与焊接工艺参数的关系，激光搅拌焊接过程中激光运动轨迹和焊缝中心相邻两交点间的距离为弦长，其中，矢量方向与焊接方向相异的为向后弦长，与焊接方向相同的为向前弦长，轨迹点运动一个周期后变化的距离长度为前进步长。

本申请中的工艺参数主要为激光功率、焊接速度、搅拌频率和搅拌振幅。

本申请通过向后弦长、向前弦长作为气孔率评价指标。向后弦长为矢量方向与焊接方向相异的弦长，例如，如图4所示，为无穷形搅拌轨迹光束运动路径的特征点，在t＝0时刻为焊接起点并定义为a点，同时每隔1/(4f)取一点分别定义为b、c、d……k，共取时长5f/2，则激光光束将按照a-b-c-d-e-f-g-h-i进行周期运动，i-j-k为下一周期的部分轨迹。对应的各点对应的坐标如下表1所示。

表1

光束的运动轨迹方程中，光斑在焊接母材平面XY的方向上，以光斑中心表示激光光束的位置，则光束在X，Y方向的位置可以采用下式进行表示：

其中，x和y为t时刻激光束在X和Y方向的坐标值，其中，X方向为所述焊接的前进方向，Y方向为焊接母材平面上与所述X方向垂直的方向，x₀和y₀分别为激光束在X方向和Y方向的初始位置，A_x和A_y分别为光束在X方向和Y方向的搅拌频率，f_x和f_y分别为光束在X方向和Y方向的搅拌频率，

和

分别为激光光束的初始相位。

当搅拌轨迹为∞(无穷形)时，f_y＝2f_x＝f，A_x＝A_y＝A/2，假设t＝0时刻激光光束起点在(0，0)，并以y轴作为焊缝中心，则

x₀＝y₀＝0，光束在X，Y方向的位置可以简化为下式：

其中，x、y为t时刻激光束在X，Y方向的坐标值，v为焊接速度、A为设置的搅拌振幅、f为设置的搅拌频率。

本实施例中向后弦长为光束运动方向异于焊接方向的弧ce对应的弦长。在搅拌焊接过程，激光束存在弧形运动，由于惯性和流体黏性的作用，会在熔池中形成涡旋运动，影响焊接小孔开口面积，进而影响焊接过程气孔的生成，将c点和e点的坐标进行计算即可得到向后弦长Lb的计算公式。

其中，A_x为焊接方向的搅拌振幅，v为焊接速度，f为搅拌频率，f_x为焊接方向的搅拌频率，

为焊接方向的初始相位。

对应的∞(无穷形)搅拌轨迹的向后弦长的长度为：

其中，A为搅拌振幅、v为焊接速度、f为搅拌频率。

光束运动方向与焊接方向相同的弧gi对应的弦长为向前弦长。将g点和i点的坐标进行计算即可得到向前弦长Lf的长度。

所述向前弦长Lf与所述工艺参数的关系式为：

对应的∞(无穷形)搅拌轨迹的向前弦长的长度为：

前进步长为激光束一点运动一个周期后变化的距离长度，可以作为能量平均指标。相邻搅拌周期的变化距离会影响激光束能量在焊接方向的稳定性，因此需要对其进行控制。这里的一个周期是指在该搅拌轨迹下，完成一个完整的搅拌轨迹的时长，将k点与c点的坐标进行计算即可得到前进步长Step的长度，所述前进步长Step与所述工艺参数的关系式为：

对应的∞(无穷形)搅拌轨迹的前进步长为：

为获取平均能量密度与焊接工艺参数的关系，首先需要获取激光光束的光强分布，所示光强分布I的表达式为：

其中，η为焊接母材对激光能量的吸收率，P为激光功率，r₀为激光光斑半径，x和y为激光束在X和Y方向的坐标值；

本实施例中，假设激光光束为高斯分布的面热源，同时考虑激光光束的作用时间和材料热扩散的影响，则激光光强分布可以简化为下式：

其中，α为热扩散系数，当焊接母材为2024铝合金时，其值为7.6×10^-5m²s^-1，激光光斑直径d₀为0.5mm，能量吸收率η为0.1，光束瞬时速度V。η为材料对激光能量的吸收率，P为激光功率，V为光束瞬时运动速度，α为材料的热扩散系数，d₀为激光光斑直径，x和y为激光束在X和Y方向的坐标值。光束的瞬时运动速度V可以通过对光束的轨迹方程进行求导得到：

将上式(1)进行求导即可得到光束瞬时运动速度，因此光束瞬时运动速度的计算公式为：

其中，V_x和V_y分别为激光光束在X和Y方向的速度分量，V为光束的瞬时运动速度。

对应的∞(无穷形)搅拌轨迹的瞬时运动速度可以简化为：

其中，V为光束的瞬时运动速度，A为搅拌振幅，f为搅拌频率，V_x和V_y分别为激光光束在X和Y方向的速度分量。点(x，y)处的能量密度可由该点在t时刻的光强对时间t进行积分求得：

其中，E(x，y)为板材在(x，y)处的能量密度，I(x，y，t)为点(x，y)处在t时刻的光强强度。

如图6和图7所示，焊缝中心的平均能量通量Em为熔深评价指标。由于焊缝两侧能量是搅拌光束多次照射叠加的结果，而小孔深度主要由蒸汽压力保持，焊缝两侧总能量输入不能准确与焊缝熔深建立关联关系，因此，选择焊缝中心纵截面平均能量对焊缝熔深进行评估，焊缝中心平均能量密度如下所示：

其中，y＝0。

S2，建立所述向后弦长、向前弦长、前进步长以及平均能量密度的优化约束条件；

所述向后弦长Lb的优化约束条件为：

其中，h为预设目标熔深；

所述向前弦长Lf的优化约束条件为：

其中，r₀为激光光斑半径；

所述前进步长Step的优化约束条件为：

Step＜5r₀

所述平均能量密度的优化约束条件为：

Em_min＜Em＜Em_max

其中，Em_max和Em_min为经验条件下的最大和最小平均能量密度。

获取试验焊缝的目标熔深h，假设试验的目标熔深为6.0-7.0mm。获取激光光束的光斑半径r₀。实验平台激光光束的光斑半径为0.25mm。

确定向后弦长Lb的最小长度，此时小孔作用于熔池后方，根据长液柱稳定性理论，小孔周长大于小孔深度才可实现小孔的稳定，由于弧ce和弧eg相同，假设向后弦长Lb为该弧形运动下对应的半径，则由

可得，本实施例中Lb大于1.05mm。

确定向前弦长Lf的长度。此时小孔运动方向与焊接方向相同，当Lb满足小孔稳定最小长度时，Lf也满足，为了保证能量分布更加均匀，Lf长度需要大于Lb，则Lf需满足的条件为

本实施例中，向前弦长Lf大于1.3mm。

确定前进步长Step的区间。前进步长值会影响焊接过程能量分布的稳定性，过大会导致部分区域出现未熔合缺陷，因此，前进步长小于5r0，本实施例中前进步长小于1.25。

S3，获取所述工艺参数的预设范围。

获取目标熔深下的能量密度区间。由于能量密度和焊缝熔深基本呈线性关系。其相关关系可以根据几组实验结果便可建立，因此能量密度区间可较好的保证设计的工艺参数的实验结果在目标熔深附近。例如，当目标熔深为6.0mm-7.0mm时，对应的平均能量密度为6.5J-7.8J。

具体可以根据焊接设备可达范围或在实际操作过程中所需的范围进行粗略选取工艺参数的范围，以此方式粗略获取激光功率的变化区间为[P_min，P_max]、焊接速度变化区间为[v_min，v_max]、搅拌频率变化区间为[f_min，f_max]、搅拌振幅变化区间为[A_min，A_max]。

将以上变化区间的点以插值的方式逐步代入以上优化约束条件，则满足以上全部约束条件的参数组合保留，否则舍去该组参数，进行下一组参数的验证计算，以此方式可以从上述粗选范围中筛选出目标熔深对应的较优的工艺参数组合，如图8所示，待下次使用时直接从最优的工艺参数中选择即可，简单方便。

随机选择一组普通实验设计的参数，例如参数a：功率为10000W、焊接速度为40mm/s、搅拌振幅2.2mm、搅拌频率120Hz。随机选取2组优化后的工艺参数，例如参数b：功率10000W、焊接速度为40mm/s、搅拌振幅2.5mm、搅拌频率100Hz；参数c：功率为10000W、焊接速度为30mm/s、搅拌振幅2.8mm、搅拌频率140Hz。分别进行焊接试验，其焊缝横截面形貌和X射线检测结果如图9A～9C所示。实验结果表明，经过该方法优化的工艺参数在相同的熔深下焊缝的气孔率明显低于普通实验设计的工艺参数。

以上方法步骤中所说的无穷形搅拌轨迹光束位置指的是离焦量为0时，激光光斑中心在母材表面的位置。这里只列举了当搅拌轨迹为无穷形时，实现2024铝合金在指定熔深下并保证无/少气孔焊接对应的工艺参数设计过程，事实上本发明方法同样适用于其他搅拌轨迹和其它材料下的工艺设计，如搅拌轨迹为圆形、焊接母材为钢时。

本申请另一方面提供了一种激光搅拌焊接中气孔抑制的工艺参数优化系统，所述系统包括：

第一获取模块，用于获取向后弦长、向前弦长、前进步长以及平均能量密度与焊接工艺参数的关系，激光搅拌焊接过程中激光光束运动轨迹和焊缝中心相邻两交点间的距离为弦长，其中，矢量方向与焊接方向相异的为向后弦长，与焊接方向相同的为向前弦长，轨迹点运动一个周期后变化的距离长度为前进步长，例如可以执行图2中的步骤S1；

建立模块，用于建立所述向后弦长、向前弦长、前进步长以及平均能量密度的优化约束条件，例如可以执行图2中的步骤S2；

第二获取模块，用于获取所述工艺参数的预设范围，例如可以执行图2中的步骤S3；

代入选择模块，用于将所述预设范围内的工艺参数值代入所述向后弦长、向前弦长、前进步长以及平均能量密度的优化约束条件，则同时满足所述向后弦长、向前弦长、前进步长以及平均能量密度的优化约束条件的工艺参数组合为优化后的工艺参数，例如可以执行图2中的步骤S4。

综上所述，本申请从焊接过程中保证小孔的稳定性出发，使用向后弦长、向前弦长作为表征气孔率的指标，将前进步长作为能量评价指标，将焊缝中心的平均能量密度作为熔深评价指标，并将向后弦长、向前弦长、前进步长以及平均能量密度与待优化工艺参数的关系，通过控制向后弦长、向前弦长、前进步长以及平均能量密度的约束条件实现工艺参数的约束，进而获得多组较优的工艺参数，在工程应用中直接使用即可，实现对光束运动轨迹的精准控制，抑制焊接过程中气孔的生成，最终实现少气孔焊接，显著提高了焊接质量和效率。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种激光搅拌焊接中气孔抑制的工艺参数优化方法，其特征在于，所述方法包括：

S1，获取向后弦长、向前弦长、前进步长以及平均能量密度与焊接工艺参数的关系，激光搅拌焊接过程中光束运动轨迹和焊缝中心相邻两交点间的距离为弦长，其中，矢量方向与焊接方向相异的为向后弦长，与焊接方向相同的为向前弦长，轨迹点运动一个周期后变化的距离长度为前进步长；

S2，建立所述向后弦长、向前弦长、前进步长以及平均能量密度的优化约束条件；

S3，获取所述工艺参数的预设范围；

S4，将所述预设范围内的工艺参数值代入所述向后弦长、向前弦长、前进步长以及平均能量密度的优化约束条件，则同时满足所述向后弦长、向前弦长、前进步长以及平均能量密度的优化约束条件的工艺参数组合为优化后的工艺参数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工艺参数包括激光功率、焊接速度、搅拌频率以及搅拌振幅。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光束运动轨迹方程为：

其中，x和y为t时刻激光束在X和Y方向的坐标值，其中，X方向为所述焊接的前进方向，Y方向为焊接母材平面上与所述X方向垂直的方向，x₀和y₀分别为激光束在X方向和Y方向的初始位置，A_x和A_y分别为光束在X方向和Y方向的搅拌频率，f_x和f_y分别为光束在X方向和Y方向的搅拌频率，

和

分别为激光光束的初始相位。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述向后弦长Lb与所述工艺参数的关系式为：

其中，A_x为该搅拌轨迹下焊接方向的搅拌振幅，f_x为焊接方向的搅拌频率，v为焊接速度，f为搅拌频率，

为焊接方向的初始相位；

所述向前弦长Lf与所述工艺参数的关系式为：

所述前进步长Step与所述工艺参数的关系式为：

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，获取平均能量密度与焊接工艺参数的关系的步骤为：

获取激光光束的光强分布，其中，所述光强分布I的表达式为：

其中，η为焊接母材对激光能量的吸收率，P为激光功率，r₀为激光光斑半径，x和y为激光束在X和Y方向的坐标值；

对所述光强分布进行积分获取所述光强的能量分布，所述光强的能量分布E(x，y)的表达式为：

其中，E(x，y)为板材在(x，y)处的能量密度，I(x，y，t)为t时刻点(x，y)处的光强强度；

对焊缝中心区域的能量分布取平均即为所述平均能量密度，所述平均能量密度的表达式为：

其中，y＝0。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述向后弦长Lb的优化约束条件为：

其中，h为预设目标熔深；

所述向前弦长Lf的优化约束条件为：

其中，r₀为激光光斑半径；

所述前进步长Step的优化约束条件为：

Step＜5r₀

所述平均能量密度的优化约束条件为：

Em_min＜Em＜En_max

其中，Em_max和Em_min为经验条件下的最大和最小平均能量密度。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据焊接设备工作范围或研究目标获取所述工艺参数的预设范围。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述工艺参数值分别以预设步长，将所有组合逐一输入所述优化约束条件，当所述工艺参数值同时满足所述向后弦长、向前弦长、前进步长以及平均能量密度的优化约束条件时则保留，否则舍弃并进行下一组工艺参数的验证。

9.一种激光搅拌焊接中气孔抑制的工艺参数优化系统，其特征在于，所述系统包括：

第一获取模块，用于获取向后弦长、向前弦长、前进步长以及平均能量密度与焊接工艺参数的关系，激光搅拌焊接过程中激光运动轨迹和焊缝中心相邻两交点间的距离为弦长，其中，矢量方向与焊接方向相异的为向后弦长，与焊接方向相同的为向前弦长，轨迹点运动一个周期后变化的距离长度为前进步长；

建立模块，用于建立所述向后弦长、向前弦长、前进步长以及平均能量密度的优化约束条件；

第二获取模块，用于获取所述工艺参数的预设范围；

代入选择模块，用于将所述预设范围内的工艺参数值代入所述向后弦长、向前弦长、前进步长以及平均能量密度的优化约束条件，则同时满足所述向后弦长、向前弦长、前进步长以及平均能量密度的优化约束条件的工艺参数组合为优化后的工艺参数。

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