激光-电弧复合焊接技术是激光与电弧相互作用形成的一种增强适应性的焊接方法,避免了单一焊接方法的缺点与不足,具有提高能量、增大熔深、稳定焊接过程、降低装配条件、实现高反射材料的焊接等许多优点,在造船、石油、化工、电力、冶金、汽车等方面都有广泛的应用前景。激光电弧复合焊接过程是一个包含传质、传热、冶金、力学的复杂过程,表现出快速、复杂、多维、多参数影响等特点。复合焊接工艺中可控参数较多,如激光功率、电弧电流、焊接速度、热源间距、激光与电弧配合方式等,这些参数无疑对复合焊接过程的稳定性和接头的质量起到了决定性的作用。单纯的理论研究很难解决生产中的实际问题,而大量的工业试验给企业增加了很大的成本。因此,采用数值模拟技术配合一定的工业试验,建立复合焊接的数学模型,对于预测焊接结果,实现复合焊接工艺参数的预选和优化,减少工艺试验的次数都有十分重要的意义。本文在对激光焊接中小孔、等离子体以及热源的相互耦合作用研究的基础之上建立了激光电弧复合焊接有限元分析模型,采用指数衰减体热源模型和椭圆高斯面热源模型,应用ANSYS有限元软件,采用了合理的求解策略,对激光电弧复合焊接动态过程进行了有限元分析。通过对激光-TIG复合焊接过程的温度场和流场的计算研究,分析了激光-TIG复合焊接过程的特点。温度场分析结果表明复合焊温度场在焊缝深度方向上窄而深,说明复合焊接保持了激光焊优越的穿透能力,且汽化小孔并不是在热源中心位置,而是沿焊接速度的反方向有一定的后拖。对复合焊接熔池模拟的结果表明:复合焊接熔池的上表面和下表面分别存在两个对流环,这就是由表面张力引起的Marangoni流,这有助于熔池中心的热量向四周扩散。通过改变激光与电弧之间的距离计算分析结果表明:激光与电弧之间的距离并不是越近越好,而是存在使焊缝过程稳定的同时又能达到最大熔深的最佳距离。同时将计算结果与试验结果相对照,计算结果与实际焊缝的形貌及尺寸相似。验证了所建立的激光-TIG复合焊接模型的可靠性。