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摘要：选用2 mm 6013铝合金板材进行单模光纤激光焊接工艺试验，构建以激光功率、焊接速度、离焦量为输入变量，正背熔宽、背宽比和熔合区截面积为输出变量的3D响应面模型，模型具备显著性，且拟合良好。分析工艺参数变化对焊接接头几何特征的影响规律，并对典型焊缝进行了显微组织及力学性能分析。结果表明，激光功率与背面熔宽、背宽比及熔合区截面积变化呈正相关;焊接速度与输出变量均呈负相关;离焦量与正面熔宽及熔合区截面积变化呈正相关，与背宽比变化呈负相关。在背宽比回归模型中，激光功率与离焦量存在明显的交互作用。单模光纤激光可在低功率、高焊速的工艺匹配下实现2 mm 6013铝合金全熔透，且焊接接头截面熔宽更窄，微观晶粒尺寸小，其抗拉强度和断面延伸率分别为315.5 MPa和12.3%，可达到母材的90%和42%。
关键词：单模光纤;响应曲面法;焊缝成形;组织性能
中图分类号：TG456.7 文献标志码：A 文章编号：1001-2003（2021）10-0094-08
DOI：10.7512/j.issn.1001-2303.2021.10.16
0 前言
6013铝合金由美国铝业公司研制，由于控制了Cu、Mn的含量，其强度高于其他6xxx铝合金，耐蚀性高于7xxx铝合金，因此在军用、民用制造领域都有着广阔的应用前景[1]。激光焊接技术以其较高的能量密度、加工精度和自动化程度，可实现复杂结构的高效、精密连接，具有许多其他熔焊方法无法比拟的优越性[2]。近年来，随着激光设备与束源的不断发展，光纤激光器以其柔性化传输方式和较高的光束质量已逐步在焊接加工领域得到应用推广。光纤激光束源中，一般芯径较大，可以传播多个模式的光纤称为多模光纤;当芯径缩小至只剩下基模传播的模式被称为单模光纤[3]。相较于多模光纤，同等功率的单模激光经过相同的光学系统聚焦后，在焦点处的作用面积更小，能量分布更为集中。随着设备输出功率逐步提高，单模光纤激光的应用从金属薄板高速焊接、切割和打标等领域向激光修复[4]、多光点焊[5]、窄间隙填丝焊[6]以及异质材料连接[7]等工艺领域拓展。由于峰值强度和光束质量较高，单模激光可能与其他束源在焊缝成形效果和焊接加工效率等方面产生差异[8]，值得进一步研究。
激光焊接过程中，激光功率、焊接速度、离焦量等工艺参数直接影响焊缝成形效果。在试验设计中，响应曲面法结合了正交试验和回归分析的优势，用多项式函数关系拟合因素与响應值的关系，建立3D响应面模型，可直观分析因素交互作用。目前，响应曲面法已被应用于电弧增材、搅拌摩擦焊、激光焊过程的焊缝成形及力学性能优化的研究[9-11]，但有关工艺参数对6013铝合金单模光纤激光焊焊缝成形的影响研究还未见报道。因此，文中对基于响应面法的6013铝合金单模光纤激光焊进行工艺试验，并结合焊缝成形效果和接头组织性能进行分析。
1 试验
1.1 试验材料与设备
试验材料为6013-T4态铝合金，尺寸200 mm×
200 mm×2 mm，其化学成分如表1所示。试验用激光器是中科先为的CorePower-1200-CW-1080-SM中高功率单模连续光纤激光器，采用FANUC Robot M-710ic70机器人带动BIMO II-VI HIGHYAG激光加工头，实现光束在工件表面的移动，激光设备参数如表2所示。
1.2 试验方法
工艺试验采用表面堆焊，焊接方向垂直于母材轧制方向，其过程如图1所示。为防止激光在铝合金表面逆光路反射损坏设备，焊接时激光头入射角偏转10°。采取正面15 L/min、背面20 L/min两路纯氩气保护。焊后截取并制作金相试样，测量焊接接头截面正面熔宽（Tw）、背面熔宽（Rw）、背宽比（Rw/Tw）及熔合区截面积（Fa），如图2所示。选取部分焊缝进行显微组织分析和力学性能测试。
1.3 试验设计
影响焊缝成形的主要工艺参数有激光功率（P）、焊接速度（v）以及离焦量（d）。根据前期单变量工艺试验的结果设置因素水平，能够实现全熔透且焊缝成形较好的工艺范围大致是：激光功率900～
1 100 W，焊接速度1.2～2.4 m/min，离焦量-2～0 mm。通过Design-expert软件对参数进行编码转换，即设第i个变量Ti的变化范围是[T1，T2]，中间点T0和区间半长Δi可以通过式（1）、式（2）计算得到，各值如表3所示。
采用中心复合设计（Central Composite Design，CCD）的方法，每个因素取5个水平，以（0，±1，±a）编码，3因素条件下，a值取1.682，保证设计具有旋转性和通用性，由此得到的因素水平及编码如表4所示。
2 试验结果与分析
2.1 回归模型
根据Design-expert响应面设计模块制定试验方案，以随机方式排列试验顺序避免系统误差，焊接试验参数及测量结果如表5所示。
在Design-Expert软件Analysis模块下采用系统推荐的模型进行逐步回归，排除对响应作用不显著的因素。回归模型的方差分析和回归方程如表6、表7所示，方差分析中Pr>F值大于0.05视为影响不显著，不大于0.05视为影响显著，不大于0.01视为影响极显著，为确保模型精确性，应在模型中从高次项到低次项剔除Pr>F值大于0.05的因素。四个回归模型的概率Pr>F值均小于0.01，这代表模型会因为噪声而导致方差变大的可能性极小，拟合精度较好。正面熔宽、背宽比以及接头熔化截面积模型的失拟项概率Pr>F均大于0.05，即在被研究的整个回归区域内拟合较好;背面熔宽模型的失拟项显著，是由于未熔透的焊接接头背面熔宽均定义为0造成的。 2.2 响应面图形分析
（1）正面熔宽模型分析。
正面熔宽模型如图3所示。可以看出，正面熔宽Tw随焊接速度v的增大而减小，减小幅度逐渐放缓;随着离焦量的增大，激光聚焦位置逐渐上移至板材上表面，因此正面熔宽略有增大。在此模型中，焊接速度与离焦量无明显交互作用，在低焊接速度、大离焦量（1.2 m/min、0 mm）条件下，热输入较大，且聚焦位置靠近板材上表面，加剧小孔上部的金属汽化，带动熔融金属向两侧溢流，产生较大的正面熔宽。
（2）背面熔宽模型分析。
背面熔宽模型如图4所示，背面熔宽Rw与激光功率P呈正相关，与焊接速度v呈负相关。在此模型中，激光功率与焊接速度无明显交互作用，由于背面熔宽反映小孔底部热作用的强弱，因此在高激光功率（1 100 W）配合低焊接速度（1.2 m/min）时，激光功率密度及热输入较大，小孔内金属蒸发强烈，底部热源作用明显，从而产生较大的背面熔宽。
（3）背宽比模型分析。
背宽比可表征焊接的穿透性和热源作用的情况，同时也能揭示深熔焊过程中小孔的稳定性[12]。背宽比模型如图5所示，由图5a可知，背宽比（Rw/Tw）同激光功率P呈正相关，与焊接速度v、离焦量d呈负相关。由图5b可知，激光功率和离焦量存在交互作用，离焦量为-2 mm时，激光功率变化对背宽比影响极小;离焦量为0时，背宽比随着激光功率的增大而增大。分析原因是当离焦量为-2 mm时，激光作用在工件上表面的光斑面积相对较大，随着激光功率的增大，功率密度提升的幅度较小，因此背宽比变化不明显;当离焦量为0时，工件上表面光斑面积相对较小，随着激光功率的增大，功率密度提升的幅度较大，小孔内材料蒸发增强，背面开口增大，背面熔宽和背宽比增大。
由图5c可知，激光功率为900 W时，背宽比随着离焦量的增大而下降;激光功率为1 100 W时，背宽比随着离焦量的增大略有增加。可见当激光功率处在较低水平时，作用在工件上的热输入有限，随着焦平面的上移，小孔下部材料汽化作用降低，背面开口减小，背面熔宽下降;当激光功率处在较高水平时，金属蒸汽在小孔中作用强烈且稳定，因此在试验范围内对焦点变化不敏感。由图5d、5e可知，背宽比响应最小值出现在低激光功率（900 W）配合高离焦量（0 mm）条件下，响应最大值出现在高激光功率（1 100 W）配合高离焦量（0 mm）条件下。
（4）熔合区截面积模型分析。
熔合区截面积模型如图6a所示，熔合区截面积与焊接速度v呈负相关，与激光功率P和離焦量f呈正相关。在其他工艺参数不变的条件下，离焦量从负到零对应着作用在工件上表面的激光功率密度逐渐增大，小孔内部材料熔化、汽化加快，热辐射、对流加强，因此熔合区截面积增大;观察图6b～图6e可以发现，激光功率与焊接速度（P/v）同离焦量与焊接速度（P/d）的响应曲面以及轮廓图相似，最大响应值分别出现在最大激光功率（1 100 W）或最大离焦量（0 mm）配合最小焊接速度（1.2 m/min）的工艺参数情况下。分析图6c、图6e轮廓图可知，随着激光功率和离焦量的增大，激光功率密度提升并且聚焦位置靠近工件表面，在金属蒸汽作用下小孔快速形成，熔池金属对流较快，因此热对流加速，导致熔合区截面积略有增加，而热输入仍是影响熔合区截面积的主要因素，因此随着焊接速度的增大，热输入减小，熔合区截面积下降。
2.3 显微组织及力学性能分析
取表5中第10、12、14组焊接试板进行组织分析及力学性能测试，焊接接头过渡区微观组织如图7所示，母材区域有少量弥散分布的时效强化相，热影响区局部析出共晶组织。在熔合线附近，柱状晶组织与母材联生结晶外延生长。溶质偏析导致未凝固液相溶质浓度升高，成分过冷增大，晶体以柱状树枝晶形式向熔池内部生长。激光功率越小，热输入越小，柱状晶区晶粒尺寸来不及长大，且向焊缝中央生长的指向性越好。焊接速度越小，热输入越大，背宽比越大，热影响区及共晶组织越宽。
焊缝硬度测试结果如图8a所示，焊接接头硬度呈“ U ”形分布，母材区硬度值最高，从母材区到焊缝中央，硬度逐渐降低。这是因为在激光快速加热时，形成的小孔伴随着金属蒸汽剧烈的蒸发和汽化，Mg等低沸点元素烧损;焊缝冷却凝固时，大量的溶质元素偏析，因此时效后析出的强化相减少，出现接头软化现象。焊接速度越小，热输入越高，接头软化程度和范围越大。接头拉伸性能测试结果如图8b所示，拉伸试样均断在焊缝，焊接接头抗拉强度能达到母材的79%～90%，断后延伸率能到达母材的28%～42%。其中，第12组焊接参数为低功率、高焊速的匹配关系，焊缝区及软化区更窄，晶粒更细小，主要强化元素烧损少，其抗拉强度达到315.5 MPa，断面收缩率为 12.3%，力学性能优于其他两组。
3 结论
（1）基于响应面法建立了6013铝合金单模光纤激光自熔焊接头截面几何参数（正背熔宽、背宽比以及熔合区截面积）与工艺参数（激光功率、焊接速度和离焦量）之间的回归模型，模型具备显著性，且拟合良好。除背面熔宽回归方程为线性方程，其余回归方程皆为修正的多元二次方程。
（2）分析得到了不同工艺参数对焊缝几何尺寸的影响规律：激光功率对正面熔宽影响不显著，与背面熔宽、背宽比及熔合区截面积变化呈正相关;焊接速度和四个焊缝特征值均呈负相关;离焦量对焊缝背面熔宽影响不显著，与正面熔宽及熔合区截面积变化呈正相关，与背宽比变化呈负相关。在背宽比回归模型中，激光功率与离焦量存在明显的交互作用，背宽比较大值出现在低激光功率配合低离焦量和高激光功率配合高离焦量工艺条件下。
（3）单模光纤激光在较高焊接速度和较低热输入的工艺条件下，能实现2 mm 6013铝合金板全熔透，且焊接接头熔宽窄，晶粒细小。其抗拉强度和断面延伸率分别为315.5 MPa和12.3%，达到母材的90%和42%。 参考文献：
[1]薛学功. 6013铝合金性能与组织研究[D].湖南：中南大学，2003.
[2]王敏.激光焊接技术与航空制造[J].航空制造技术，2009：48-50.
[3]住村和彦，西浦匡泽. 图解光纤激光器入門[M].北京：机械工业出版社，2013：56-60.
[4]Tu J F，Paleocrassas A G. Fatigue crack fusion in thin-sheet aluminum alloys AA7075-T6 using low-speed fiber laser welding[J]. Journal of Materials Processing Technology，2011，211（1）：95-102.
[5]Hansen K S，Olsen F O，Kristiansen M，et al. Joining of multiple sheets in a butt-joint configuration using single pass laser welding with multiple spots[J]. Journal of Laser Applications，2015，27（3）：032011：1-8.
[6]Elmesalamy A S，Li L，Francis J A，et al. Understanding the process parameter interactions in multiple-pass ultra-narrow-gap laser welding of thick-section stainless steels[J]. International Journal of Advanced Manufacturing Technology，2013，68（1-4）：1-17.
[7]Lee S J，Nakamura H，Kawahito Y，et al. Weldability of Ti and Al Dissimilar Metals Using Single-Mode Fiber Laser[J]. Journal of Laser Micro/Nanoengineering，2013，8（2）：149-154.
[8]Suder W J，Williams S W. Investigation of the effects of basic laser material interaction parameters in laser welding[J]. Journal of Laser Applications，2012，24（3）：1882-1891.
[9]赵昀，卢振洋，陈树君，等.薄壁结构冷金属过渡增材制造工艺优化[J]. 西安交通大学学报，2019，53（8）：82-89.
[10]陈超，陈芙蓉，张慧婧. 响应面法分析7A52铝合金光纤激光焊气孔敏感性[J]. 焊接，2016（5）：17-21.
[11]Bandyopadhyay K，Panda S K，Saha P. Optimization of Fiber Laser Welding of DP980 Steels Using RSM to Improve Weld Properties for Formability[J]. Journal of Materials Engineering Performance，2016，25（6）：2462-2477.
[12]易珍. 2A97铝锂合金光纤激光焊接工艺优化及组织性能分析[D]. 湖北：武汉理工大学，2016.
关键词：单模光纤;响应曲面法;焊缝成形;组织性能
中图分类号：TG456.7 文献标志码：A 文章编号：1001-2003（2021）10-0094-08
DOI：10.7512/j.issn.1001-2303.2021.10.16
0 前言
6013铝合金由美国铝业公司研制，由于控制了Cu、Mn的含量，其强度高于其他6xxx铝合金，耐蚀性高于7xxx铝合金，因此在军用、民用制造领域都有着广阔的应用前景[1]。激光焊接技术以其较高的能量密度、加工精度和自动化程度，可实现复杂结构的高效、精密连接，具有许多其他熔焊方法无法比拟的优越性[2]。近年来，随着激光设备与束源的不断发展，光纤激光器以其柔性化传输方式和较高的光束质量已逐步在焊接加工领域得到应用推广。光纤激光束源中，一般芯径较大，可以传播多个模式的光纤称为多模光纤;当芯径缩小至只剩下基模传播的模式被称为单模光纤[3]。相较于多模光纤，同等功率的单模激光经过相同的光学系统聚焦后，在焦点处的作用面积更小，能量分布更为集中。随着设备输出功率逐步提高，单模光纤激光的应用从金属薄板高速焊接、切割和打标等领域向激光修复[4]、多光点焊[5]、窄间隙填丝焊[6]以及异质材料连接[7]等工艺领域拓展。由于峰值强度和光束质量较高，单模激光可能与其他束源在焊缝成形效果和焊接加工效率等方面产生差异[8]，值得进一步研究。
激光焊接过程中，激光功率、焊接速度、离焦量等工艺参数直接影响焊缝成形效果。在试验设计中，响应曲面法结合了正交试验和回归分析的优势，用多项式函数关系拟合因素与响應值的关系，建立3D响应面模型，可直观分析因素交互作用。目前，响应曲面法已被应用于电弧增材、搅拌摩擦焊、激光焊过程的焊缝成形及力学性能优化的研究[9-11]，但有关工艺参数对6013铝合金单模光纤激光焊焊缝成形的影响研究还未见报道。因此，文中对基于响应面法的6013铝合金单模光纤激光焊进行工艺试验，并结合焊缝成形效果和接头组织性能进行分析。
1 试验
1.1 试验材料与设备
试验材料为6013-T4态铝合金，尺寸200 mm×
200 mm×2 mm，其化学成分如表1所示。试验用激光器是中科先为的CorePower-1200-CW-1080-SM中高功率单模连续光纤激光器，采用FANUC Robot M-710ic70机器人带动BIMO II-VI HIGHYAG激光加工头，实现光束在工件表面的移动，激光设备参数如表2所示。
1.2 试验方法
工艺试验采用表面堆焊，焊接方向垂直于母材轧制方向，其过程如图1所示。为防止激光在铝合金表面逆光路反射损坏设备，焊接时激光头入射角偏转10°。采取正面15 L/min、背面20 L/min两路纯氩气保护。焊后截取并制作金相试样，测量焊接接头截面正面熔宽（Tw）、背面熔宽（Rw）、背宽比（Rw/Tw）及熔合区截面积（Fa），如图2所示。选取部分焊缝进行显微组织分析和力学性能测试。
1.3 试验设计
影响焊缝成形的主要工艺参数有激光功率（P）、焊接速度（v）以及离焦量（d）。根据前期单变量工艺试验的结果设置因素水平，能够实现全熔透且焊缝成形较好的工艺范围大致是：激光功率900～
1 100 W，焊接速度1.2～2.4 m/min，离焦量-2～0 mm。通过Design-expert软件对参数进行编码转换，即设第i个变量Ti的变化范围是[T1，T2]，中间点T0和区间半长Δi可以通过式（1）、式（2）计算得到，各值如表3所示。
采用中心复合设计（Central Composite Design，CCD）的方法，每个因素取5个水平，以（0，±1，±a）编码，3因素条件下，a值取1.682，保证设计具有旋转性和通用性，由此得到的因素水平及编码如表4所示。
2 试验结果与分析
2.1 回归模型
根据Design-expert响应面设计模块制定试验方案，以随机方式排列试验顺序避免系统误差，焊接试验参数及测量结果如表5所示。
在Design-Expert软件Analysis模块下采用系统推荐的模型进行逐步回归，排除对响应作用不显著的因素。回归模型的方差分析和回归方程如表6、表7所示，方差分析中Pr>F值大于0.05视为影响不显著，不大于0.05视为影响显著，不大于0.01视为影响极显著，为确保模型精确性，应在模型中从高次项到低次项剔除Pr>F值大于0.05的因素。四个回归模型的概率Pr>F值均小于0.01，这代表模型会因为噪声而导致方差变大的可能性极小，拟合精度较好。正面熔宽、背宽比以及接头熔化截面积模型的失拟项概率Pr>F均大于0.05，即在被研究的整个回归区域内拟合较好;背面熔宽模型的失拟项显著，是由于未熔透的焊接接头背面熔宽均定义为0造成的。 2.2 响应面图形分析
（1）正面熔宽模型分析。
正面熔宽模型如图3所示。可以看出，正面熔宽Tw随焊接速度v的增大而减小，减小幅度逐渐放缓;随着离焦量的增大，激光聚焦位置逐渐上移至板材上表面，因此正面熔宽略有增大。在此模型中，焊接速度与离焦量无明显交互作用，在低焊接速度、大离焦量（1.2 m/min、0 mm）条件下，热输入较大，且聚焦位置靠近板材上表面，加剧小孔上部的金属汽化，带动熔融金属向两侧溢流，产生较大的正面熔宽。
（2）背面熔宽模型分析。
背面熔宽模型如图4所示，背面熔宽Rw与激光功率P呈正相关，与焊接速度v呈负相关。在此模型中，激光功率与焊接速度无明显交互作用，由于背面熔宽反映小孔底部热作用的强弱，因此在高激光功率（1 100 W）配合低焊接速度（1.2 m/min）时，激光功率密度及热输入较大，小孔内金属蒸发强烈，底部热源作用明显，从而产生较大的背面熔宽。
（3）背宽比模型分析。
背宽比可表征焊接的穿透性和热源作用的情况，同时也能揭示深熔焊过程中小孔的稳定性[12]。背宽比模型如图5所示，由图5a可知，背宽比（Rw/Tw）同激光功率P呈正相关，与焊接速度v、离焦量d呈负相关。由图5b可知，激光功率和离焦量存在交互作用，离焦量为-2 mm时，激光功率变化对背宽比影响极小;离焦量为0时，背宽比随着激光功率的增大而增大。分析原因是当离焦量为-2 mm时，激光作用在工件上表面的光斑面积相对较大，随着激光功率的增大，功率密度提升的幅度较小，因此背宽比变化不明显;当离焦量为0时，工件上表面光斑面积相对较小，随着激光功率的增大，功率密度提升的幅度较大，小孔内材料蒸发增强，背面开口增大，背面熔宽和背宽比增大。
由图5c可知，激光功率为900 W时，背宽比随着离焦量的增大而下降;激光功率为1 100 W时，背宽比随着离焦量的增大略有增加。可见当激光功率处在较低水平时，作用在工件上的热输入有限，随着焦平面的上移，小孔下部材料汽化作用降低，背面开口减小，背面熔宽下降;当激光功率处在较高水平时，金属蒸汽在小孔中作用强烈且稳定，因此在试验范围内对焦点变化不敏感。由图5d、5e可知，背宽比响应最小值出现在低激光功率（900 W）配合高离焦量（0 mm）条件下，响应最大值出现在高激光功率（1 100 W）配合高离焦量（0 mm）条件下。
（4）熔合区截面积模型分析。
熔合区截面积模型如图6a所示，熔合区截面积与焊接速度v呈负相关，与激光功率P和離焦量f呈正相关。在其他工艺参数不变的条件下，离焦量从负到零对应着作用在工件上表面的激光功率密度逐渐增大，小孔内部材料熔化、汽化加快，热辐射、对流加强，因此熔合区截面积增大;观察图6b～图6e可以发现，激光功率与焊接速度（P/v）同离焦量与焊接速度（P/d）的响应曲面以及轮廓图相似，最大响应值分别出现在最大激光功率（1 100 W）或最大离焦量（0 mm）配合最小焊接速度（1.2 m/min）的工艺参数情况下。分析图6c、图6e轮廓图可知，随着激光功率和离焦量的增大，激光功率密度提升并且聚焦位置靠近工件表面，在金属蒸汽作用下小孔快速形成，熔池金属对流较快，因此热对流加速，导致熔合区截面积略有增加，而热输入仍是影响熔合区截面积的主要因素，因此随着焊接速度的增大，热输入减小，熔合区截面积下降。
2.3 显微组织及力学性能分析
取表5中第10、12、14组焊接试板进行组织分析及力学性能测试，焊接接头过渡区微观组织如图7所示，母材区域有少量弥散分布的时效强化相，热影响区局部析出共晶组织。在熔合线附近，柱状晶组织与母材联生结晶外延生长。溶质偏析导致未凝固液相溶质浓度升高，成分过冷增大，晶体以柱状树枝晶形式向熔池内部生长。激光功率越小，热输入越小，柱状晶区晶粒尺寸来不及长大，且向焊缝中央生长的指向性越好。焊接速度越小，热输入越大，背宽比越大，热影响区及共晶组织越宽。
焊缝硬度测试结果如图8a所示，焊接接头硬度呈“ U ”形分布，母材区硬度值最高，从母材区到焊缝中央，硬度逐渐降低。这是因为在激光快速加热时，形成的小孔伴随着金属蒸汽剧烈的蒸发和汽化，Mg等低沸点元素烧损;焊缝冷却凝固时，大量的溶质元素偏析，因此时效后析出的强化相减少，出现接头软化现象。焊接速度越小，热输入越高，接头软化程度和范围越大。接头拉伸性能测试结果如图8b所示，拉伸试样均断在焊缝，焊接接头抗拉强度能达到母材的79%～90%，断后延伸率能到达母材的28%～42%。其中，第12组焊接参数为低功率、高焊速的匹配关系，焊缝区及软化区更窄，晶粒更细小，主要强化元素烧损少，其抗拉强度达到315.5 MPa，断面收缩率为 12.3%，力学性能优于其他两组。
3 结论
（1）基于响应面法建立了6013铝合金单模光纤激光自熔焊接头截面几何参数（正背熔宽、背宽比以及熔合区截面积）与工艺参数（激光功率、焊接速度和离焦量）之间的回归模型，模型具备显著性，且拟合良好。除背面熔宽回归方程为线性方程，其余回归方程皆为修正的多元二次方程。
（2）分析得到了不同工艺参数对焊缝几何尺寸的影响规律：激光功率对正面熔宽影响不显著，与背面熔宽、背宽比及熔合区截面积变化呈正相关;焊接速度和四个焊缝特征值均呈负相关;离焦量对焊缝背面熔宽影响不显著，与正面熔宽及熔合区截面积变化呈正相关，与背宽比变化呈负相关。在背宽比回归模型中，激光功率与离焦量存在明显的交互作用，背宽比较大值出现在低激光功率配合低离焦量和高激光功率配合高离焦量工艺条件下。
（3）单模光纤激光在较高焊接速度和较低热输入的工艺条件下，能实现2 mm 6013铝合金板全熔透，且焊接接头熔宽窄，晶粒细小。其抗拉强度和断面延伸率分别为315.5 MPa和12.3%，达到母材的90%和42%。 参考文献：
[1]薛学功. 6013铝合金性能与组织研究[D].湖南：中南大学，2003.
[2]王敏.激光焊接技术与航空制造[J].航空制造技术，2009：48-50.
[3]住村和彦，西浦匡泽. 图解光纤激光器入門[M].北京：机械工业出版社，2013：56-60.
[4]Tu J F，Paleocrassas A G. Fatigue crack fusion in thin-sheet aluminum alloys AA7075-T6 using low-speed fiber laser welding[J]. Journal of Materials Processing Technology，2011，211（1）：95-102.
[5]Hansen K S，Olsen F O，Kristiansen M，et al. Joining of multiple sheets in a butt-joint configuration using single pass laser welding with multiple spots[J]. Journal of Laser Applications，2015，27（3）：032011：1-8.
[6]Elmesalamy A S，Li L，Francis J A，et al. Understanding the process parameter interactions in multiple-pass ultra-narrow-gap laser welding of thick-section stainless steels[J]. International Journal of Advanced Manufacturing Technology，2013，68（1-4）：1-17.
[7]Lee S J，Nakamura H，Kawahito Y，et al. Weldability of Ti and Al Dissimilar Metals Using Single-Mode Fiber Laser[J]. Journal of Laser Micro/Nanoengineering，2013，8（2）：149-154.
[8]Suder W J，Williams S W. Investigation of the effects of basic laser material interaction parameters in laser welding[J]. Journal of Laser Applications，2012，24（3）：1882-1891.
[9]赵昀，卢振洋，陈树君，等.薄壁结构冷金属过渡增材制造工艺优化[J]. 西安交通大学学报，2019，53（8）：82-89.
[10]陈超，陈芙蓉，张慧婧. 响应面法分析7A52铝合金光纤激光焊气孔敏感性[J]. 焊接，2016（5）：17-21.
[11]Bandyopadhyay K，Panda S K，Saha P. Optimization of Fiber Laser Welding of DP980 Steels Using RSM to Improve Weld Properties for Formability[J]. Journal of Materials Engineering Performance，2016，25（6）：2462-2477.
[12]易珍. 2A97铝锂合金光纤激光焊接工艺优化及组织性能分析[D]. 湖北：武汉理工大学，2016.