为了研究保护气体流量对复合焊接接头形貌及熔滴过渡的影响, 采用5mm厚的高强钢板材进行了激光电弧复合焊接试验的理论分析和实验验证, 获得了不同气流量下的焊缝形貌以及焊接过程中电弧和熔滴图像。结果表明, 随着保护气体流量的增大, 焊接熔深先增大后减小;当保护气体流量在25L/min, 焊接熔深达到最大; 且焊缝的铺展性较好, 飞溅较少; 保护气体流量通过影响熔滴过渡的形式, 对熔滴过渡频率产生影响; 随着气流量的增大, 熔滴过渡频率减小, 且在25L/min时, 熔滴过渡频率较稳定; 采用FLUENT软件对气流量进行数值模拟, 气流量越大, 保护气体流速越大, 在工件表面的作用面积减小。该研究结果为实际工程应用中选择保护气体流量制备高质量的焊缝奠定了基础。

基于流体动力学方程和传热方程建立了三维瞬态模型，用于研究脉冲激光焊接0.5 mm厚Hastelloy薄板时熔池的流动行为及传热特性。应用Fluent软件，采用有限容积法(FVM)求解控制方程，用SIMPLE算法处理速度与压力的耦合。引入Pe来衡量焊接熔池中对流传热与传导传热的相对强弱，并以此分析焊接熔池的传热特性。结果表明：沿焊接方向，焊接熔池的流动速度随着离熔池中心距离的增加先增加后减小；在给定试验条件下，熔池流动速度在离熔池中心0.2 mm左右时出现最大值，且沿焊接方向前方稍大于后方，而后迅速减小为零；焊接熔池中对流的存在使得焊接熔池熔深较小而熔宽较大；最终的焊接形貌由对流传热与传导传热相互作用而成。对焊缝形貌的数值模拟结果与实验结果进行了比较，计算结果与实验结果吻合较好。此模型可为脉冲激光焊接Hastelloy C-276薄板时熔池流体流动行为的分析提供理论依据。