镍基合金小管激光自动化焊接过程中能量密度分布对熔池稳定性的影响

摘要

镍基合金小管因其优异的高温性能与耐腐蚀性，在航空航天、能源动力等尖端领域扮演着关键角色。激光自动化焊接作为其精密连接的核心技术，其过程稳定性直接决定了接头质量。本文聚焦于焊接物理过程的根源，系统阐述了激光能量密度分布对熔池稳定性的内在影响机制。文章首先剖析了传统高斯光束的局限性，并探讨了光束整形、光束偏移及复合光束等能量密度主动调控方法。进而，论文深入分析了能量密度分布对熔池热-流体动力学行为，特别是匙孔稳定性与熔池流场的影响规律。在此基础上，重点论述了能量分布对熔池凝固过程的调控作用，揭示了其如何通过改变凝固参数（温度梯度G与凝固速率R）来影响枝晶生长、元素偏析及热裂纹等缺陷的形成。最后，结合智能传感与数值模拟技术，提出了面向镍基合金小管自动化焊接的工艺优化策略。研究表明，对激光能量密度的精确调控是稳定熔池、优化组织、抑制缺陷的根本途径，对于提升焊接接头的服役性能具有决定性意义。