激光焊接属于特种加工范畴,由于它的高精度、高能量及高灵活性而在现代焊接中广泛应用,特别是对于难焊接的材料,激光焊接具有无可比拟的优势。2205双相不锈钢具有良好的耐蚀性、高韧性及焊接性能,在海洋管道运输、石油化工、天然气等领域中起着重要作用。厚度为1mm的双相不锈钢在使用传统焊接时会产生较大焊缝、变形及应力,会有熔池飞溅、过烧等焊接缺陷,从而影响焊缝的强度和形貌。采用激光焊接则能充分发挥激光焊接的优势,在保证焊缝强度、精度的同时又能得到可观形貌。本文采用脉冲激光对厚度为1mm的商用2205双相不锈钢进行对接焊接与搭接焊接实验、及厚度为1mm与2mm的不等厚度激光对接焊接实验。通过对比实验来研究氩气对焊接接头性能的影响,分析激光焊接2205双相不锈钢时激光加工参数对焊接接头力学性能及接头组织、形貌的影响。试图测量激光焊接过程中激光作用在工件表面上的作用力。通过高速摄影技术来探索激光焊接过程中熔池的形成、流动及周期性凝固过程,利用红外热成像技术来研究激光焊接双相不锈钢时的热场分布及变化情况,借助能谱分析仪器来测量化学元素成分的含量,综合以上手段来解释激光焊接过程中的复杂的光、热及化学现象。此外,还建立激光焊接2205双相不锈钢的焊接模型,对热场、热应力及热变形进行模拟研究。本文的研究分析了各激光加工参数对焊接接头力学性能和接头形貌的影响,拓展了脉冲激光焊接双相不锈钢时焊缝的成形机理,提出了采用红外热像仪监测激光焊接金属的热场变化与模拟仿真相结合的方案,丰富了激光焊接不锈钢的热场分布的研究方法,对激光焊接技术的发展具有重要的理论价值和应用指导意义。本文的主要结论如下:1、相比之下,激光搭接焊接2205双相不锈钢得到的焊接接头力学性能要比其他两种情形要好,其抗拉强度(最高达到919.71MPa)和弯曲性能均较优,而且形成的焊缝形貌较美观。激光对接焊接焊件主要在焊接接头处断裂,且由焊点上表面边缘向焊点中心断裂,为韧窝断裂;激光搭接焊接焊件断裂主要发生在母材区,为沿晶韧窝断裂。2、输入电流越大,熔池深度越大。脉宽对下熔宽的影响很大,脉宽越大,得到的下熔宽越大。激光脉冲频率增加使相邻焊点间距变小,更容易产生未焊透现象,但能减少凹陷缺陷的发生。保护气体能保护焊缝不被氧化,得到较为光洁的焊缝。有无保护气体都会使焊缝产生气孔缺陷。3、在对接焊接时,热场在焊接方向上呈抛物线向前移动,焊缝温度均匀,焊缝中心温度较高。等厚搭接焊接与不等厚对接焊接的温度场分布相似,除焊缝周围产生热场外,还由熔化飞溅出的金属气体形成第二个热场。4、焊件仅在脉冲时间内吸收激光的能量,吸收过程中先形成一个极小的焊点熔池,在不断吸收能量后,熔池迅速扩大,金属发生汽化,产生白烟并发出耀眼白光,形成大量等离子体,一直持续到脉冲作用结束。脉冲结束后是焊点凝固成型时间,如此周而复始形成焊缝。