由于大功率CO₂激光深熔焊接,具有速度快、质量好和生产效率高的特点,已经成为现代工业中的一种标准加工工艺,在汽车制造业中占据越来越重要的地位。高强度镀锌钢具有良好的机械性、耐蚀性和抗冲撞性,在汽车安全性和轻量化日益被重视的今天,被广泛应用在汽车车身及安全件的制造上。基于激光焊接温度场的热循环分析是焊接应力和变形分析前提,因此对大功率CO₂激光焊接热循环特点及热影响区晶粒长大规律进行深入研究,这对激光焊接过程的模拟、接头性能预测以及焊接工艺的优化都有重要意义。首先本文在文献综述的基础上,介绍了激光焊接在汽车制造业中应用现状,激光焊接热分析模型的研究进展,提出了激光焊接高强钢热循环研究的背景和意义。文章介绍了两种不同机理激光焊接,热传导焊和深熔焊。焊接过程中热影响区的形成、组织分布与性能。根据1.5mm厚高强钢CO₂激光深熔焊接焊缝的钉头形状,在参考Steen W M焊接热源模型的基础上,应用点热源加线热源理论模型。根据叠加原理,得到焊接工件上热影响区某点温度变化的数学模型,理论解析计算得到热循环的理论曲线。其次利用湖南大学自行研制的PHC-1500折叠式准封离型CO₂激光器,根据激光焊接热循环曲线加热和冷却速度快的特点,设计了用热电偶测量温度方法,较详细的介绍了热电偶测温原理,实验方案和步骤。根据实验结果验证了理论模型的合理性,并重点分析了热循环参数Tm和t8/5对高强钢激光焊接性能和组织的影响。试验结果表明:在保证工件熔透的情况下,采用高功率速度快的焊接工艺,工件表面锌层烧蚀宽度和热影响区宽度均下降,焊接接头的组织性能得到了提高。最后依据激光焊接薄板的点线叠加热源模型,对焊接热影响区建立了晶粒长大数学模型,计算过程中提出了特征晶粒的概念,通过计算三种不同工艺参数下的晶粒长大规律,对热影响区晶粒长大情况作了预测。