传统的厚钢板焊接主要采用多道焊,其中打底焊接是最重要的一道工序,决定了整个焊缝的质量,因此本文针对打底焊工序进行研究。厚板焊接方法主要有TIG焊和MAG焊：TIG焊电弧稳定,焊缝的成形性好,但焊接时效率较低；MAG焊效率高,但焊接过程中电弧不稳定,焊缝的成形性差。针对两种焊接方式的不足,TIG-MAG复合热源厚板焊接工艺可以发挥各自的优点,并实现高效高速的焊接,因此具有重要的研究意义。目前,TIG-MAG复合热源焊接工艺的研究主要采用试验的方法,即通过改变工艺参数,观察焊缝成形质量来优化工艺参数,而对于其过程物理机制方面研究较少。但复合热源焊接的工艺参数较多,仅通过实验的方式来优化工艺参数需要大量的人力和财力,采用“数值模拟+实验验证”是高效开发和优化TIG-MAG复合热源焊接工艺的有效途径。本文基于fluent软件,从传热学和流体动力学角度出发,建立了合理的TIG-MAG复合热源厚板打底焊接焊缝成形过程的三维瞬态数值分析模型。模型中采用简化的熔滴过渡模型来描述熔滴过渡,采用双椭球热源模型来描述热源,使用VOF方法追踪熔池内液态金属和空气两相的自由界面,从而确定焊缝的形状。研究重点考虑熔池内温度场和流体流动模式对焊缝成形的影响。模型综合考虑了熔滴热焓、电弧压力、表面张力以及熔池浮力对焊缝成形的影响,能够较准确的计算出焊缝成形的过程。本模型为TIG-MAG复合热源厚板焊接物理机制的研究及工艺参数的优化提供理论依据以及数据参考,具有工程应用价值和学术研究价值。利用所建立模型,对不同焊接条件下的焊接过程进行了计算,同时依据试验结果和模拟结果的对比,对模型进行了验证。根据计算得到的熔池内温度场和流体流场的分布,分析了其对焊缝成形的影响机制,得到了MAG焊接过程中未熔透和焊瘤缺陷形成时的流动模式。研究结果表明,相比于单MAG热源焊接,TIG-MAG复合热源焊接过程中,后置的TIG热源扩大了熔池长度,改变了熔池内液态金属的温度场以及流动模式,从而能够形成合格的背面余高和熔宽,有效防止了缺陷的产生。文章最后探讨了焊接速度对复合热源焊接焊缝成形过程的影响规律。研究表明,当焊速增加到750mm/min时,未焊透缺陷又重新产生。焊缝截面形状尺寸以及焊缝背面整体成形的模拟结果跟试验结果吻合较好,验证了模型的准确性。