何林基， 张天雷， 徐 刚， 顾广石， 马春伟*

(1.上海工程技术大学 材料工程学院， 上海 201620； 2.北京遥感设备研究所， 北京 100854；3.沈阳新松机器人自动化股份有限公司， 辽宁 沈阳 110169)

激光焊接作为一种借助电气自动化设备易于实现智能制造的加工技术，适用的材料类型多，具有极大的应用前景[1-2]。由于激光焊接过程中激光光束与材料之间的相互作用异常复杂，同时影响熔池行为的因素众多，因此随着计算机科学的发展，借助有限元方法对激光焊接熔池进行可视化的研究成为了可能[3]。

表面张力对焊接熔池的流动行为具有极大的影响作用。郭超博[4]使用FLUENT研究了表面张力温度系数对TIG焊接熔池的影响。庞盛勇[5]研究了在2种不同的表面张力温度系数下小孔耦合行为的差异。李俐群等[6]通过活性剂改变焊接熔池的表面张力，研究了不同表面张力温度系数对于激光焊接熔池行为以及焊缝形貌的影响。课题组基于FLUENT对在不同表面张力系数下小孔稳定性进行了研究。

1 物理模型的建立

1.1 基本的假设

激光深熔焊过程涉及的物理与化学行为较为复杂，既要考虑材料的熔化与凝固的2种相变过程，还要考虑金属蒸气的反冲压力对熔池的挤压而形成小孔的问题。为了简化模型，作如下基本假设[7]：①熔池中的液态金属为不可压缩，且为层流；②材料是各向同性的，热物理性质都不随温度变化，同时固-液相变时金属液体密度固定不变；③不考虑熔池与气体间的化学反应。……