钢铝激光辅助搅拌摩擦焊的温度场直接影响焊接接头的质量。为了研究工艺参数对温度场分布的影响并且缩小试验时工艺参数的可选择范围, 首先建立了激光加热以及搅拌头摩擦生热双热源数学模型, 然后采用COMSOL软件对Q235钢和Al 6061铝合金, 在不同工艺参数的条件下进行温度场的计算, 重点分析了激光光斑半径、激光功率、搅拌头下压力、进给速度和旋转速度对温度场的影响规律, 并选取了合理的工艺参数范围。最后对比分析了激光加热辅助搅拌摩擦焊接与普通搅拌摩擦焊接温度场的不同之处。结果表明, 激光预热使搅拌摩擦焊轴肩覆盖区域的最高温度由轴肩后方部转移到轴肩中部。此外, 当搅拌头下压力过大, 焊接进给速度过小, 旋转速度过大时, 摩擦产生的热量越多, 从而温度升高越明显。

为了研究钢/铝异种金属激光深熔焊接的温度分布情况，采用有限元ANSYS软件建立了钢/铝异种金属激光对接焊的数学模型，对焊接温度场进行了模拟。通过计算模拟得到了不同时刻的温度场分布云图、试件表面节点的热循环曲线以及焊接速率对温度场变化的影响，并与实际焊接试验结果进行了对比。结果表明，焊接温度场呈非对称分布，钢一侧的温度梯度大于铝合金一侧的温度梯度；随着焊接速率的增大，热源中心的最高温度会逐渐降低，焊接熔池的熔宽也会随之逐渐变小。模拟的焊缝形状与实际焊接实验得到的焊缝截面的熔合线基本一致，熔池熔宽的模拟结果与实验结果误差在5%以内，验证了模拟结果的准确性。