钛合金以其优良的耐蚀性、低密度、形状记忆、超弹、高阻尼、高比强度及较好的韧性和焊接性,在航空航天、石油化工、造船、汽车、医药等领域中得到广泛应用,重要的结构材料。钛合金激光焊接的研究也越来越受到重视,但由于TC4钛合金激光焊接极其复杂,钛合金成分和结构尺寸也千差万别,激光焊接系统也不尽相同,导致了焊接工艺的多样性和复杂性。由于焊缝成形直接影响焊缝质量,因此准确地预测不同焊接工艺下的焊缝成形即建立焊接工艺参数与焊缝成形之间的映射关系具有重要的研究价值。因此进行TC4钛合金激光焊接焊缝预测与焊缝接头成形分析研究对于深入了解钛合金的深熔焊接以及促进钛合金激光焊接的实际应用具有重要的意义。本文采用Slab CO₂激光器和光纤激光器扫描焊接8mm厚TC4钛合金板,对比分析研究理论计算与试验结果,寻找两者的差异性规律,总结出合适的经验修正公式来优化激光深熔焊接的小孔和焊缝成形的数学模型,使之适合于TC4激光深熔焊接过程。以Visual Basic和Matlab联合编程为平台,进行TC4钛合金激光焊接焊缝预测软件开发,成功地预测出Disc激光器对接焊4mmTC4钛合金焊接的工艺参数和焊缝成形,并得到试验验证。分析了高功率高速度和低功率低速度两种焊接工艺下,5mm TC4钛合金激光焊接全焊透时接头成形质量,结果表明:接头中主要存在咬边及过熔透缺陷,接头抗拉强度主要受焊缝成形质量的影响,接头的抗拉强度值与咬边锐度呈反比;焊接热输入量较大时,焊缝容易产生过熔透缺陷,从而引起焊接接头的应力集中和减小拉伸相对位移量,使接头的抗拉性能下降;TC4钛合金激光焊接过程中,在保证焊缝成形质量的基础上,选用热输入量较小的焊接工艺参数可以获得综合力学性能较好的焊接接头。