谢小珑 李权洪 母中彦 黄安国

摘要：针对304不锈钢扫描激光焊接过程中的熔池流动行为及焊缝成形进行了实验和模拟研究。在研究中，通过考虑了小孔效应的三维瞬态模型和高速摄像平台研究熔池的流动行为，结果表明：在焊接过程中，小孔会推动熔融金属垂直于焊接方向流动，当熔融金属撞击熔池侧壁时，存在溢出熔池的现象，当扫描频率过高时，还会产生熔池飞溅的缺陷。此外，对不同扫描频率和不同扫描宽度下的焊缝形貌进行了对比分析。结果表明：当扫描幅度及其他参数一定时，较低的扫描频率对母材的作用效果更强烈;当扫描频率及其他参数一定时，较小的扫描幅度对母材的作用效果更强烈。

关键词：激光焊接;光束扫描;数值模拟;熔池流动;小孔效应

中图分类号：TG456.7         文献标志码：A         文章编号：1001-2003（2021）01-0042-07

DOI：10.7512/j.issn.1001-2303.2021.01.06

0    前言

扫描激光焊接技术（Laser scanner welding，LSW）是通过高速扫描振镜进行快速振动，使激光束聚焦在工件表面形成所需的特定扫描轨迹，从而实现高效焊接的一种方法[1-2]。该技术可控能力强、焊接速度快、定位精准，焊接效率较传统方法提升了数倍[3-4]，被广泛应用于汽车、航天以及电子制造业等领域[5-7]。但是，目前对扫描激光焊接过程物理机理的解释明显滞后于实际应用，特别是针对扫描激光焊接过程中熔池传热流动行为的研究尚未完全了解，工艺优化也缺乏指导。不稳定的熔池流动极易出现细长的小孔被剧烈振荡的熔池封闭隔绝的现象，最终形成未焊透、气孔等缺陷[8-11]。……