摘要：基于SYSWELD 有限元分析软件，预测了不同离焦量下CO2激光焊接汽车双联齿轮的温度场及残余应力的分布，并对模拟结果进行了分析。数值模拟时，考虑材料热物理性能与温度的非线性关系，以及相变潜热对温度场的影响。将模拟结果与前人的相关研究结果进行了比较，验证了热源模型和网格模型的合理性，模拟结果基本可信。
作为一种高效精密的焊接方法，激光焊接具有焊缝及热影响区窄、变形及残余应力小、生产效率高、易于实现自动化和精确控制等优点，目前已在汽车工业领域得到广泛应用。由于焊接温度场(热场)是造成焊缝区域金相组织状态变化，进而诱发焊接结构变形及产生残余应力的首要的(也是主要的)原因，因此对焊接热过程的研究一直是焊接工作者研究的重点[1-2]。激光焊热源具有加热时间短、升温速度快等特点，加之激光焊时激光束作用的区域一般都较为窄小，采用常规手段难以对焊缝及热影响区所经历的热循环进行准确的测量。近年来，随着有限元技术的不断完善和发展，基于非线性有限元数值模拟方法已可以比较准确的计算焊接温度场、焊接残余应力和焊接变形[3-4]。
因此，采用数值模拟方法代替实验手段来研究激光焊接条件下的热过程具有重要意义。本文以工程应用为目的，利用SYSWELD 有限元分析软件，采用3D- 圆锥体热源模型，通过改变热源上下平面距离(参数设置)，代替实际焊接过程离焦量的变化，计算不同离焦量条件下CO2激光焊接汽车双联齿轮的热过程， 分析了焊接温度场及热循环特征，预测了焊缝形态及焊接热影响区宽度，并将计算结果与实验所得结果进行了比较。
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