镍基合金具有良好的耐高温和耐腐蚀性,在能源化工及海洋开发等领域的腐蚀防护中具有广泛的应用,利用堆焊技术将镍基合金熔敷在设备基体上是一种经济有效的防护手段。在堆焊过程中,较低稀释率的熔敷层有助于获得更好的耐腐蚀性能。CMT堆焊技术可以实现高熔敷效率和低稀释率的堆焊,但在堆焊镍基合金时,也会由于流动性较差导致堆焊成形不良等问题。利用TIG-CMT复合热源进行堆焊则可以在保持CMT堆焊特点的同时改善堆焊成形。本文开展了TIG-CMT复合热源堆焊Inconel 625合金过程的数值模拟研究,提出了CMT熔滴过渡过程数值模拟的简化方式,研究了TIG-CMT复合热源堆焊参数对Inconel 625合金堆焊润湿性和稀释率的影响规律。首先,利用VOF方法建立了TIG-CMT复合热源堆焊的数值分析模型,该模型考虑了熔滴过渡过程、电磁力、电弧压力以及表面张力等因素的影响,实现了熔池自由表面的追踪、熔滴的加载以及热源与力源等边界条件的施加,为复合热源堆焊过程的数值模拟与分析奠定了基础。其次,通过数值模拟研究,对比分析了CMT堆焊以及TIG-CMT复合热源堆焊温度场与流场的变化特点。结果表明,CMT堆焊时,热输入的变化主要影响焊缝中心附近3mm内的区域,增大送丝速度使液态金属向熔池后方的流动趋势增强,而对基材上熔池面积的影响较小,焊接润湿性较差。在TIG-CMT复合热源堆焊中,当TIG电流达到160A后,距离焊缝中心3mm外的区域温度可以提升150K以上,熔池边缘温度升高,基材的温度梯度降低;同时,熔池的面积增大,液态金属向熔池后方的流动趋势减弱。TIG热源的预热有利于镍基合金的润湿铺展,可以改善堆焊成形。最后,研究了堆焊参数对TIG-CMT复合热源堆焊成形的影响规律。随着TIG电流的提高,熔池边缘及基材温度升高,流场扩大,镍基合金铺展范围增加,润湿性逐渐改善;随着CMT电流的提高,熔池中温度升高,熔池前方流速增大,基材上的熔化区域增加,稀释率有所上升;随着焊接速度的增加,基材的冷却速率及温度梯度增大,熔池面积及流速逐渐减小,焊缝宽度和基材的熔化区域均减小。TIG电流为160A,焊接速度为10mm·s-1时,不同CMT电流下稀释率约为3%-5%;当CMT电流大于205A时,堆焊层的接触角小于90°。