在激光焊接过程中,激光向工件传输很高的能量密度,形成深宽比较大的焊缝,并且焊接时飞溅少、热影响区小、工件变形小、焊缝成形美观,这使得它在焊接领域的应用越来越广泛。当激光光斑上的功率密度足够大时(≥101 0 Wm2),金属在激光的照射下被迅速加热,工件表面的温度在极短的时间内上升到蒸发点,使金属材料熔化、汽化并蒸发,从而形成小孔,出现激光诱导的光致等离子体。小孔形成后,焊接过程中的能量吸收机制发生了质的改变,从小孔形成前的热传导为主的能量吸收,转变成为激光在小孔内部的多重反射吸收耦合等离子体的反韧致吸收机制。研究激光深熔焊接过程中的小孔演变具有重要的理论和实际意义,是现阶段激光焊接模拟仿真领域内主要的研究方向之一。本研究采用软件FLUENT的动网格模型对激光焊接的小孔演变过程进行了模拟计算。首先,研究了激光焊接实际过程中的传热特点,对多种热源模型进行了介绍;研究了小孔孔壁的反射吸收在激光深熔焊接过程中对激光能量传输的作用和影响;采用几何光学近似的方法,通过光线跟踪技术,模拟了小孔内能量密度分布情况;对圆锥形小孔和抛物形小孔内平行激光束的能量密度分布进行了计算。其次,根据激光焊接小孔演变的理论模型,计算了小孔界面在纯蒸发机制下的推移速度。将计算得到的速度经过适当的处理后作用于FLUENT中的动网格模型,使用FLUENT软件的网格重构功能,模拟了纯蒸发机制下温度场的分布和小孔的瞬时演变过程。最后,结合光线追踪技术和动网格技术,在能量分布遵循高斯分布的平行激光作用下,模拟了ZL114和TC4的焊接小孔的演变过程,比较了激光深熔焊时这两种合金小孔演变过程的异同。本研究基于FLUENT软件,首次采用移动网格界面跟踪技术实现了激光焊接小孔演变过程的模拟,在一定程度上,为激光焊接数值模拟系统的开发提供了小孔演变方面的理论依据和实现方法。