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铝钢复合结构具有高强、质轻、耐腐蚀等综合优势,用在航空航天、造船及汽车行业可以节能减排、降低环境污染,但是两者之间物理性能差异较大,且极易反应生成脆性的金属间化合物,因此研究铝钢异种金属的焊接具有重要的实际价值。CMT焊是一种新型的低热输入焊接方法,可以实现铝钢异种金属的熔钎焊,采用数值模拟的方法研究铝钢异种金属CMT焊熔池温度场和流场,能对熔滴过渡态过程、焊接过程的流体流动及传热传质进行定量分析,获得实验方法不易测得的结果。本文以4mm厚的5083铝合金和EH36镀锌钢板CMT焊为研究对象,以ER4043铝硅焊丝为填充金属,结合CMT焊接的工艺特点,用GAMBIT软件建立合适的数学模型,用UDF编辑相关的程序,导入到FLUENT软件中,计算了铝/钢异种金属CMT焊接熔池的温度场和流场。主要结论如下:(1)根据所建立的模型,计算了铝/钢异种金属在焊接电流75A,焊接速度400mm/min时CMT焊接过程中熔池温度场和流场的演变过程。研究结果表明,随着焊接过程的进行,温度升高,熔池长大,流速增大,温度场和流场分布范围也逐渐扩大,且热源前方等温线分布比较密集,温度梯度较大,后方等温线分布相对稀疏,温度梯度较小。其中铝侧和钢侧等温线分布情况不一致,铝侧等温线分布较密集,钢侧等温线分布较稀疏,流体从热源中心向熔池周围扩散。整个焊接过程中熔池的最高温度达到1229K,熔池流体的最大流速为0.057m/s。(2)改变焊接工艺参数,研究其对铝/钢异种金属CMT焊接熔池温度场和流场的影响。研究表明,不同的焊接参数下铝/钢异种金属CMT焊接熔池温度场和流场的分布形状大致相同。但是熔池温度场和流场分布范围随着焊接电流的增大而增大,熔池最高温度和最大流速也随着焊接电流的增大而增大,电流为60A、75A和90A下熔池最高温度分别为1164K、1229K和1316K,熔池最大流速分别为0.049m/s、0.057m/s和0.065m/s;而熔池温度场和流场分布范围随着焊接速度的增大而减小,最高温度和最大流速也随着焊接速度的增大而减小,焊接速度为300mm/min、400mm/min和500mm/min时熔池最高温度分别为1312K、1229K和190K,熔池最大流速分别为0.07m/s、0.057m/s和0.043m/s。(3)对一个脉冲周期内CMT焊熔池温度场和流场进行分析,并将基值电流和峰值电流作用下的温度场和流场进行对比。从得出的截面图可以发现基值电流和峰值电流作用下的温度场和流场分布情况大致相同,温度大小也相差甚微,基值电流作用下向下的流速比峰值电流作用下向下的流速要低。为了验证所建模型的准确性,分别采用热电偶测温、红外热像仪测温和焊缝宏观金相验证了模拟仿真结果,计算结果与实验结果吻合良好。