激光+脉冲 GMAW(Pulsed Gas Metal Arc Welding,GMAW-P)复合热源焊作为一种优质、高效焊接技术,综合了激光焊与GMAW-P工艺的各自优势,具有“1+1>2”的能量协同效应,呈现出很大的工业应用潜力。相对于单种焊接方法,小电流脉冲GMA(Pulsed Gas Metal Arc)辅助大功率固体激光焊接工艺既可以充分发挥激光焊接的优势,又可以弥补激光焊接装配精度要求高、桥接能力差等不足,实现低热输入高效焊接,而小电流电弧与大功率激光的耦合无疑对焊接过程稳定性、焊接质量具有重要的影响。本文通过建立数值模拟模型,对小电流脉冲GMA辅助大功率固体激光焊接过程进行数值模拟和工艺实验验证。分析、阐明焊接熔池内热-力分布对熔融液态金属流动行为的影响。深入理解小电流脉冲GMA辅助大功率固体激光焊接过程的物理机制,指导并优化小电流脉冲GMA辅助大功率固体激光焊,实现优质高效、低热输入焊接,具有非常重要的学术理论意义和工程应用价值。通过小电流脉冲GMA辅助大功率固体激光焊接工艺实验,采集电弧形态图像和电弧电压、焊接电流数据;并以此为基础,优化脉冲电弧热源模型和激光热源模型,综合考虑熔池表面变形、激光与电弧的相互作用对电弧热流分布的影响,优化了熔滴过渡、电弧压力等模型,建立小电流脉冲GMA辅助大功率固体激光焊接三维瞬态传质传热模型,对比分析单激光焊和小电流脉冲GMA辅助大功率固体激光焊接熔池温度场、流场演变特点。结果表明,相比单激光焊,小电流脉冲GMA辅助大功率固体激光焊接熔池上表面受到脉冲电弧和熔滴的冲击作用,周期性地干扰小孔开口大小,间接影响金属蒸气的喷发方向;且后置的脉冲GMA能有效地降低熔池上表面的冷却速率,熔池长度增加50%,熔池上表面热量分布更加均匀,熔池上表面液态金属的后向流动变得更加复杂,横向铺展趋势增大,熔池宽度明显增大,熔池深度没有明显变化。分析了熔透焊接熔池温度场-流场的演变特点。结果表明,熔池内有两大流动趋势:熔池上部的顺时针流动以及熔池底部靠近小孔的小型逆时针流动。焊接过程稳定后熔池下表面的最大熔宽约是上表面的1/3,熔池下表面的长度约是上表面的1/4,熔池上表面冷却后基本不形成余高,也无凹陷,熔池下表面冷却后形成约0.5mm的余高,焊缝形貌相对规则美观。