激光-MIG电弧复合热源焊接是一种高效、优质的焊接方法,复合焊接过程中的传热传质与熔池流体动力学行为对焊接过程和焊接质量有决定性影响。因此,利用数值模拟的手段研究激光-MIG复合焊接热过程、熔池流场以及小孔的动态行为,对于探究复合焊接的工艺机理、优化焊接工艺参数都具有十分重要的意义。对“激光在前/电弧在后的”激光-MIG复合焊接过程的模型进行了改进,建立了“电弧在前/激光在后”的复合焊接热过程与熔池流场模型。综合考虑了激光在小孔内部的多重反射吸收和菲涅尔吸收,更为精确地描述了小孔内部的能量分布;将熔滴作为沿焊丝轴向倾斜滴下的熔融液滴,考虑了焊枪倾角对熔滴过渡的实际影响;利用CSF模型,优化了面热源和面力源转化为体积热和体积力的方法。此外,材料的物性参数如热导率、比热容等均随温度而变化。采用Gambit软件划分计算网格,利用ANSYS FLUENT软件进行数值计算。通过VOF方法追踪小孔界面,采用PISO算法进行求解。分别模拟计算了 6.6 mm厚高强钢板和8.0 mm厚高氮钢板(电弧在前/激光在后)复合焊接过程,定量分析了小孔的形成、长大和动态变化过程,以及熔池横截面、纵截面和上表面的温度场-流场特点。根据高强钢和高氮钢板激光-MIG复合焊接工艺实验测得的焊缝横断面形状尺寸,对所建立的数值分析模型进行了实验验证。比较了“激光在前/电弧在后”与“电弧在前/激光在后”这两种情况下的复合焊接热过程,分析了激光和电弧相对位置对熔池温度场和流场的影响。“电弧在前/激光在后”条件下的模拟结果表明,电弧力和熔滴的冲击作用容易造成小孔前壁不稳定,小孔后壁主要受熔池后方液态金属回流的影响。而“激光在前/电弧在后”条件下的数值分析结果表明,小孔前壁较为稳定,小孔后壁受到电弧力、熔滴冲击以及熔池后方液态金属回流的综合作用,稳定性较差,更容易出现凸台甚至直接形成金属液桥封闭小孔。