摘要：电弧焊是目前应用最广泛的焊接方法。脉冲GTAW焊的表面焊波对焊接件的结构应力、焊接接头的强度和疲劳寿命等有重要影响,表面焊波的形成是一个复杂的过程,包含多个机理。汽车轻量化,使“铝+钢”异种金属的连接成为焊接领域的热点问题之一,由于传统的GMAW焊焊接“铝+钢”异种金属缺陷多,一种新型的CMT-GMAW焊接技术应运而生。本研究中,建立了脉冲电流下钨极气体保护电弧焊(GTAW)的三维非稳态数值模型,研究了焊接过程中的熔池输运现象及其对焊缝成形的影响。模拟了不同条件下熔池内瞬态温度和速度分布、熔池形态变化以及焊缝形状。研究表明,电流方式对GTAW焊接的熔池行为和焊缝形状有重要的影响。在脉冲电流下,电流强度的波动造成熔池周期性的振荡和凝固速率的变化,从而在焊缝表面产生焊波。连续电流下,熔池的形态变化和凝固是连续的过程,不会产生焊波。焊接电流强度增加导致作用于工件的电弧热效应加强,熔池的尺寸和熔深显著增加；脉冲电流频率增加,导致沿焊接方向上的凝固速率减小,焊波的间距和高度减小；降低焊接速度有助于减小焊波间距,但是,导致有效熔深降低。同时,建立了三维非稳态CMT熔—钎焊模型,模拟了1mm厚铝合金和1mm厚镀锌钢板的CMT熔—钎焊的输运过程,为了便于钎焊,在顶部金属板上设置了小孔或凹槽。模拟了CMT焊接的整个过程,包括等离子电弧的形成和变化、焊丝的上下移动过程、熔滴的生长、熔滴过渡、熔池动态行为、镀锌层的蒸发及在电弧中的扩散。研究结果表明,由于锌层从金属板表面蒸发,锌蒸汽到电弧区的扩散发生在金属板表面附近。由于焊接电流、电弧长度和锌蒸汽蒸发的共同作用,电弧压强一直发生变化。同时发现,由于锌蒸汽的蒸发,钢板上表面附近的电弧压强增大,阻碍熔滴滴入熔池。通过增大孔的尺寸或者使用凹槽结构来改善焊件的几何形状,有利于电弧等离子体的扩散,电弧压力会大大降低,达到减少飞溅的目的。本研究为脉冲GTAW和铝一镀锌钢板CMT焊接过程中工艺参数的优化、提高焊件性能提供了理论依据。图40幅,表5个,参考文献74篇