熱輸入對2219 鋁合金激光鏡像焊接匙孔動態特征的影響

劉源，李悅，王建峰，王磊磊，占小紅

(南京航空航天大學,南京,211106)

0 序言

2219 鋁合金由于其具有低密度、高比強度等特點，已大量應用于航天領域[1-3].為滿足航空航天領域輕質、高強的需求，采用激光焊接技術代替傳統的電弧焊接工藝.相較于傳統的電弧焊接工藝，激光焊接速度更快、效率更高[4].目前的激光焊接主要通過一側施加激光熱輸入實現平板對接結構的連接，但激光焊接對間隙精度要求高，橋接能力較差，難以適用于中厚板鋁合金的焊接.此外，單側焊接需要采用相對較高的熱輸入，導致匙孔波動程度加劇，構件變形較大，進而影響接頭質量.

中厚度板材激光焊接過程中的匙孔行為難以直觀地觀察，通常可采用數值模擬的方式進行研究.張聃[5]針對激光-電弧復合焊接開展仿真研究，探明了復合焊接熔池與匙孔的演變過程，并深入地研究了激光功率、焊接電流及焊接速度對熔池流動和匙孔行為的影響.梁融[6]考慮了激光焊接過程中“小孔”行為對焊縫成形的影響，開發了相關焊接熱流固耦合數值模擬方法.通過與實驗結果的對比，該模型能夠很好地預測焊縫背面形貌.Jahn 等人[7]基于激光焊接過程建立了數值模型，證明了多域方法與有限元方法相結合的靈活性.采用基于匙孔壁面能量平衡的解析方法計算了匙孔的形狀，采用多域方法，解決了包含兩個不連續點的耦合問題.彭根琛[8]通過建立三維熱流耦合模型的方法研究了真……