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Invar合金凭借其极低的热膨胀系数而广泛应用于飞机复合材料模具制造中,由于大型民用飞机复合材料构件结构复杂、尺寸较大且精度要求高,造成Invar合金模具加工制造困难。焊接作为Invar合金模具制造过程中不可缺少的加工工艺,对其性能具有决定性的影响。激光-MIG复合焊接熔敷效率高、对厚板焊接的适应性强,非常适合厚板Invar合金模具的焊接。目前Invar合金模具主要依赖于进口,国内对于飞机Invar合金模具焊接工艺研究还较为匮乏,一定程度上影响Invar合金模具生产国产化。本文采用仿真与工艺相结合的方式对厚板Invar合金激光-MIG复合焊接工艺进行研究。首先,应用数值模拟技术建立了Invar合金激光-MIG复合焊接有限元模型,探究焊接电流、焊接速度、激光功率等工艺参数与焊接熔池几何形貌的关系,初步获得Invar合金激光-MIG复合焊接每层焊接工艺参数范围。应用这些工艺参数,对Invar合金焊接时的温度场、应力场及变形场进行分析,比较分析不同焊层节点的热循环曲线、应力曲线和变形曲线。进一步采用正交实验,完成了Invar合金激光-MIG复合焊接实验,获得了激光功率、焊接电流、焊接速度等工艺参数对焊缝熔深、熔宽及接头成型影响规律,并分析了焊接时产生的气孔、裂纹、未焊透、咬边等焊接缺陷机理,建立了焊接缺陷与工艺参数间定性关系,提出有效的缺陷控制方案。最后综合分析了Invar合金试样宏观形貌与焊接缺陷,对焊接工艺进行优化,利用优化的工艺参数进行激光-MIG焊接实验。通过对接头截面的观察,焊缝熔合良好,无明显裂纹、气孔等焊接缺陷,并利用金相显微镜、扫描电子显微镜、能谱分析、X射线衍射、显微硬度测试等多种测试技术,分析焊接接头的微观组织形貌、元素分布与力学性能。本文应用数值模拟与工艺实验相结合的技术路线从焊接工艺参数探索、焊接应力变形分析、焊接缺陷分析到焊接工艺优化等方面,完成了厚板Invar合金激光-MIG复合焊接,为指导民用飞机复合材料构件专用Invar合金模具的焊接提供理论与技术指导奠定基础。