相比于简单接头,T型焊接接头在实际应用中显得更加关键且必不可少,但T型接头焊接物理过程更为复杂,焊接质量更加难以控制。与传统焊接方法相比,旋转激光+GMAW复合热源焊接可实现对熔池一定程度的搅拌作用,能够更有效抑制气孔、咬边等缺陷,并可提高焊接桥接能力。但激光的高速旋转增加了光致金属蒸汽与电弧耦合的复杂性,继而影响复合热源热力作用;同时,光束及光致小孔尺寸较小,其搅拌影响主要集中于熔池前部,对熔池后部影响较弱。磁场辅助目前越来越多的应用于焊接领域,磁场可以调控焊接电弧形态,对焊接过程的稳定性和焊缝成形具有积极的意义;但目前研究者主要集中于简单接头中工艺试验的研究,且少有考虑金属蒸汽及激光旋转路径的影响,对于磁场辅助焊接过程中多物理场耦合过程难以解释。本文拟通过数值模拟和试验检测相结合的方法,研究磁场辅助铝合金T型接头旋转激光+GMAW复合焊等离子体动态特征和作用机理,分析磁场对焊接熔池流动的影响规律,为磁场辅助复杂接头复合焊接提供理论指导和依据。为定量研究磁场辅助对旋转激光+GMAW复合焊电弧的影响,综合考虑接头几何形状、光致金属蒸汽与电弧相互作用及激光旋转路径,建立了磁场辅助旋转激光+GMAW复合焊电弧数值分析模型。利用所建模型,通过Fluent软件分别对复合焊电弧等离子体在不同磁场方向和磁场强度下的温度、速度、压力及金属蒸汽分布进行了模拟计算、分析与探讨。研究表明,纵向磁场可以使电弧等离子体发生旋转,电弧上部被压缩,底部发散;随磁场强度增加,电弧峰值温度先降低再增高,速度峰值逐渐增大,近工件表面压力峰值逐渐增大。引入激光后,激光对电弧具有压缩作用,电弧等离子体与激光致铝蒸汽相互扰动,在磁场作用下,铝蒸汽受等离子体的推动发生偏移;随磁场强度增加,铝蒸汽喷发高度逐渐减小,电弧峰值温度先减小后增大。当激光旋转时,随磁场强度增加,电弧等离子体温度、压力、速度变化规律与单GMAW相同;电弧尾部受激光压缩,随激光位置变化发生偏移。横向磁场作用下,电弧等离子体具有向x正方向偏移的趋势;随磁场强度增加,电弧等离子体偏移角度增大,速度峰值逐渐增大,电弧弧长增大,可以有效提高电弧挺度。引入金属蒸汽后,电弧等离子体在横向磁场作用下与铝蒸汽扰动作用增强,对电弧具有冷却作用,铝蒸汽受电弧等离子体的推动,喷发高度降低,喷发范围增大。当激光高频旋转时,铝蒸汽喷发高度进一步降低,电弧偏移角度随磁场强度增加逐渐增大,峰值温度降低,近工件表面压力逐渐增大。基于磁场对电弧和熔池热力影响,考虑熔滴、小孔、熔池三者耦合,建立了适用的磁场辅助旋转激光+GMAW复合焊熔池数值分析模型。对比分析了无磁场、纵向磁场及横向磁场作用下高频旋转激光+GMAW复合焊熔池流体流动动态特征。研究发现,高频旋转激光可以消除复合焊接过程中因小孔坍塌而形成的气泡,有利于抑制气孔缺陷的产生。小孔对前部熔池具有搅拌作用,但对熔池后部搅拌作用不明显。纵向磁场可以有效对熔池后部液态金属产生搅拌作用;相比无磁场时,液态金属速度峰值减小,小孔稳定性增加,在附加洛伦兹力和小孔共同搅拌作用下,可以抑制液态金属下垂,有效提高液态金属的铺展能力,有利于抑制咬边缺陷的产生。外加横向磁场可以使熔池后部液态金属产生逆时针和顺时针的涡流,液态金属流动速度峰值相比无磁场作用时减小;熔池中部液态金属在附加洛伦兹力作用下可以抵消熔池表面张力的影响而高速向前流动,虽然这容易使熔池前方小孔失稳坍塌,但液态金属高速前流有利于防止其在熔池后部堆积,进而对抑制驼峰缺陷起到积极的作用。