高强钢板具有高强度和高韧性,已成功应用于汽车车身加强件和吸能件,采用激光拼焊技术具有减少零部件和模具数量、优化材料用量、提高结构功能等特点。本文对不等厚高强钢/冷轧钢板材激光焊接数值模拟、工艺及焊后组织进行研究。首先,基于激光焊接过程传热方式,建立不等厚高强钢/冷轧钢板材激光焊接的数值模型。运用有限元法进行求解,对焊接工艺参数对试件温度场分布的影响进行分析,结果表明,随着激光功率的增加或焊接速度的减小,熔池的宽度和深度变大。在一定的焊接速度下,随着激光功率的增加,当试件表面温度达到气化温度时,激光热传导焊转为激光深熔焊的临界状态,通过数值模拟得到激光焊接速度与临界功率之间的关系曲线。其次,搭建不等厚高强钢/冷轧钢板材激光拼焊试验平台并进行试验研究。根据焊接温度场并结合正交试验,研究激光功率、焊接速度和离焦量对焊接质量的影响,对焊接工艺参数进行优化。在此焊接工艺参数条件下,不等厚试件焊接接头的力学性能良好,其抗拉强度均高于冷轧钢母材。对焊接试件横截面进行硬度检测,结果表明,不等厚试件焊缝和热影响区的硬度均高于其母材的硬度,热影响区没有出现软化现象。最后,对不等厚高强钢/冷轧钢板材激光焊接接头组织转变及热影响区晶粒长大的规律进行研究。通过金相观测,不等厚试件焊接接头主要包括针状马氏体、板条状马氏体、上贝氏体和下贝氏体等晶相组织。基于激光焊接热循环理论,在晶粒长大的积分区间(Ac3,Ar3),建立高强钢和冷轧钢焊接热影响区晶粒长大的动力学方程。理论计算和试验分析表明,激光焊接高强钢与冷轧钢时,焊缝两侧钢板热影响区发生晶粒长大现象。激光焊接输入的线能量对晶粒长大有直接影响,在一定范围内,线能量输入越大,晶粒长大越明显。