6061铝合金激光焊接头的软化机理蔡佳思，王新元，李秀梅，魏艳红，龙金卫，孔斌（南京航空航天大学，南京211106）摘要：采用试验和数值模拟相结合的研究方法，对2mm厚的6061铝合金薄板的焊接性及接头软化机理进行了深入分析及探讨。拉伸试验结果表明，随着热输入的增加，接头宏观成形呈现从未焊透向成形优良及焊穿过渡的趋势，抗拉强度呈现先增加后减小的变化规律。在激光功率为2.6kW、焊接速度为1.5m/min的最优工艺下，接头强度达到母材强度的98%，几乎和母材等强，接头软化程度最低。采用微观组织表征设备（SEM，OM）观察并测量气孔位置和尺寸、焊缝塌陷高度、咬边最大距离及联生结晶区柱状晶主干长度随塌陷位移的变化，全方面分析总结接头软化的原因。建立宏微观耦合跨尺度组织演化有限元−元胞自动机模型（FEM-CAM），对比不同焊接工艺参数下模拟结果和试验测量的熔池形貌，验证了FEM的准确性；将宏观温度场模拟结果作为热输入，基于固液界面溶质平衡法计算枝晶生长驱动力。联生结晶区柱状晶一次枝晶干长度沿厚度方向变化CAM模拟结果和OM表征测量结果一致。因此，文中建立的耦合模型可以揭示熔池凝固过程枝晶的动态演化机制及生长规律。关键词：6061铝合金；激光焊；接头软化；有限元模型；元胞自动机模型中图分类号：TG456.7文献标识码：Adoi：10.12073/j.hj.20220519003Softeningmechanismoflaserweldedjointsof6061aluminumalloyCaiJiasi,WangXinyuan,LiXiumei,WeiYanhong,LongJinwei,KongBin(NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Nanjing211106,China)Abstract：Weldabilityandjointsofteningmechanismof2mmthick6061aluminumalloysheetweredeeplyanalyzedanddiscussedbymeansoftestandnumericalsimulation.Tensiletestresultsshowedthatwiththeincreaseofheatinput,macroformingofweldedjointspresentedtransitionfromincompletepenetrationtoexcellentformingandburnthrough,andtensilestrengthfirstincreasedandthendecreased.Undertheoptimalprocessof2.6kWlaserpowerand1.5m/minweldingspeed,strengthofweldedjointsreached98%thatofbasemetal,almostasstrongasbasemetal,andsofteningdegreeofweldedjointswasthelowest.Microstructurecharacterizationequipment(SEM,OM)wasusedtoobserveandmeasurepositionandsizeofpores,heightofweldcollapse,maximumdistanceofundercut,maximumdistanceofbiteedgeandlengthofcolumnarc...
