铝合金由于其质量轻、耐蚀性好的特点被广泛的应用在汽车轻量化制造的过程中。激光焊接焊接焊缝成型好,焊接质量高,而远程激光焊接由于其效率高、灵活性好、非接触的特点,在工业制造中具有较好的应用前景。然而,铝合金由于其导热快、表面张力小、含有大量活性元素等特点,在激光焊接的过程中会产生各种缺陷,匙孔型气孔是铝合金在激光焊接过程中主要的焊接缺陷之一。匙孔型气孔的存在会大大降低接头的力学性能,其不规则的形状诱发产生应力集中,从而导致接头破坏。本课题以A5182铝合金材料为研究对象,以数值模拟为主要的研究的手段,并辅以试验验证,对铝合金远程激光搭接焊过程中匙孔型气孔的演化过程进行了系统研究,并对不同参数条件下的熔池流动行为、匙孔波动等行为进行对比研究,为提出抑制匙孔型气孔的有效工艺措施提供理论依据。首先,基于流体力学,以Flow-3D计算流体力学软件为平台建立了铝合金激光焊接数学模型,考虑了多重反射和菲涅耳吸收的激光焊接热源、蒸气反作用力、凝固收缩和相变等,实现了铝合金远程激光焊接过程的建模,并计算出了熔池的温度场、匙孔的动态变化、熔池内液态金属的流动以及匙孔型气孔的生成过程。发现匙孔型气孔的形成过程包含三个阶段:气泡的形成、气泡被带入到熔池和气泡被凝固界面前沿捕捉。匙孔在焊接过程中处于不断的波动中,匙孔的不稳定性波动导致匙孔坍塌从而形成气泡;熔池流动表明:匙孔表面的液体金属在蒸气反作用力的作用下向下流动,在熔池下部形成一个顺时针涡流,这样的流动模式导致气泡形成后迁移进入熔池;铝合金导热系数大,熔池中的气泡如果来不及逸出就被凝固界面捕捉从而演变成为气孔。其次,开展了对焊接方位、激光功率、焊接速度及激光倾角等不同工艺参数下气孔敏感性的研究。发现立向上焊的焊接方位能够一定程度上抑制匙孔型气孔的生成,这是因为在重力的作用下,匙孔后部的液态金属发生坍塌的可能性降低。高激光功率、高焊速能够有效抑制匙孔型气孔的生成,此时匙孔稳定张开、熔池内液态金属流动相对平缓、熔池存在时间长,这些因素都能有效抑制气泡的生成及向气孔的演化过程。激光前倾时,熔池内液态金属的流动模式发生变化,前倾角度越大,熔池内的顺时针涡流越弱,最后形成趋向远离匙孔壁方向的流动;匙孔前壁尽管处于易坍塌的位置,但是由于匙孔前壁包含的液态金属量很少,不易发生坍塌,因此激光前倾同样能够抑制匙孔型气孔的生成。最后,提出了抑制气孔的有效措施,即提高焊接速度和焊接功率、增大激光前倾角度都可以降低匙孔型气孔的敏感性。