激光焊接技术作为一种高能束焊接方式，具有精度高、灵活性强以及焊接过程中热量输入少的显著优势[1]，因此在现代工业制造过程中得到广泛应用[2]、[3]。随着铜在新能源行业（尤其是电机和电池领域）的广泛应用，对高质量、高效自动化铜焊接的需求变得至关重要[4]。
为了解决铜的高导热性问题，许多研究人员对振荡激光焊接技术进行了深入研究。研究表明，激光束在焊接过程中的往复振荡能够延长熔池的停留时间，减小焊缝的深度与宽度比，从而有助于气泡的排出。此外，焊接熔孔与激光束的同时振荡会在熔池内产生搅拌力，增强内部混合和对流，进而降低孔隙率。
Diana Franco等人[5]在焊接过程中采用了圆形振荡技术，通过优化工艺参数，成功实现了从深熔透焊接模式向热传导焊接模式的转变，从而提高了焊接接头的质量。然而，振荡焊接显著降低了熔透深度和焊接速度。
此外，铜对市场上大多数红外激光的吸收率相对较低，只有当功率密度达到深熔透焊接所需的阈值时，才能实现高效焊接。由于其材料特性，纯铜的激光焊接常常会导致大量飞溅和其他焊接缺陷。
飞溅是一种焊接缺陷，对于大规模生产的高价值电子产品而言，飞溅对产品性能稳定性的影响不容忽视。
为提高焊接过程中熔池的稳定性，Kaufmann等人[6]使用波长为515纳米的激光束（该波长对铜的吸收率较高），比较了使用近红外激光和绿色激光进行纯铜焊接的效果。他们的研究结果表明，使用515纳米绿色激光进行焊接显著降低了深熔透焊接所需的阈值[6]、[7]，但并未显著减少飞溅量。同时，研究人员还强调了焊接速度对飞溅形成的影响：焊接速度越快，飞溅越少，质量损失也越小。
Kaufmann等人[8]对515纳米和1030纳米激光束在深熔透焊接过程中的效果进行了对比分析，发现由于熔孔内的多次反射，两种激光的吸收率没有显著差异。绿色激光焊接在纯铜焊接中的优势在于其适用于热传导焊接和浅熔深比焊接。
因此，纯铜激光深熔透焊接中的飞溅问题仍需进一步研究讨论。上述关于焊接缺陷的优化研究旨在改善熔孔与熔池内流动之间的动态相互作用。
在深熔焊过程中，激光作用区域的熔池中的熔融金属受到金属蒸汽反冲力的影响，形成熔孔[9]。熔孔的动态特性对熔池的流动特性有重要影响，可能导致熔池不稳定，从而引发焊接缺陷[10]、[11]。熔池内熔融金属的流动行为是产生焊接飞溅的关键因素[12]。飞溅是由流体动力压力和蒸汽羽流产生的剪切力共同作用的结果[13]，这些力导致熔融金属逸出熔池[14]、[15]、[16]。
为了进一步提高熔孔与熔池之间的动态稳定性，国内外研究人员通过改变激光光斑尺寸和光束模式进行了研究。研究发现，提高熔孔稳定性并减轻熔池内熔融金属的冲击是减少焊接缺陷的关键策略[17]、[18]。
激光束的能量密度分布显著影响焊接过程中的熔池动态[19]、[20]。增大光斑尺寸会降低激光作用区域的功率密度，从而降低熔孔后边界处熔融金属的流速和涡度[21]，有助于提高熔池的稳定性。然而，在这些修改条件下保持相同的熔深需要更大的能量输入。
目前，大多数激光焊接使用的激光束都呈高斯分布。在深熔焊过程中，高斯激光束中心的极高能量密度常常导致熔池内部不稳定[22]。
为避免传统高斯激光束中心过高能量密度带来的焊接问题，许多研究人员研究了空心光束焊接。结果表明，空心光束模式可以减小熔孔深度的波动幅度，增加开口尺寸，并提高熔孔稳定性。但由于光束中心的能量密度较低，焊接熔透深度会显著减小[23]。
因此，结合高斯光束和同轴环形光束的环形可调（RCA）光束成为学术界的重要研究方向。研究表明，RCA光束通过增大熔孔尺寸和减少熔孔塌陷，提高了熔池的稳定性，增强了熔池的抗冲击能力[24]、[25]、[26]、[27]。
然而，在纯铜激光焊接领域，关于传统高斯光束焊接过程中飞溅形成机制以及RCA光束模式如何减轻飞溅的机制，现有文献仍存在明显空白。
本研究探讨了使用环形可调（RCA）激光对T2纯铜焊接质量的影响。T2纯铜在激光焊接过程中存在严重的飞溅问题。本研究采用有限元分析方法结合高速摄像头的实时监测，研究了焊接飞溅的形成和抑制过程，提出了应对纯铜焊接技术挑战的解决方案，旨在提高焊缝质量，支持新能源产品的发展，并为高质量、高效焊接技术的广泛应用奠定基础。
