作为一种轻质材料,铝合金具有密度小、比强度高、耐腐蚀、可焊接等优点,已被广泛应用于汽车、轨道交通、航空航天等领域。由于铝合金特殊的热物理性能,其在焊接过程中易出现裂纹、气孔、咬边等常见的焊接缺陷。激光+GMAW复合热源焊作为一种新型的焊接工艺,综合了激光焊和GMAW焊的双重优点,具有焊速快、熔深大、对焊件装配要求低、焊接过程稳定、变形小等特点,且相对于单激光焊或GMAW焊,可明显减小气孔等焊接缺陷,具有实现铝合金优质高效焊接的巨大潜力。但是复合焊工艺涉及参数较多,优化困难;当参数匹配不当时仍会出现焊接缺陷。而在焊接过程中,熔池内流体流动与焊缝成形密切相关。因此借助实验检测与数值模拟相结合,研究铝合金T型接头复合焊熔池动力学行为,对于全面了解铝合金复合焊内部机理及其在复杂接头的推广应用具有重要意义。本文利用X射线无损探伤对铝合金激光+GMAW复合焊进行气孔检测。基于传热学、光学和流体动力学原理,综合考虑气、液、固三相耦合及熔滴、小孔与熔池三者相互作用机制,以及接头几何特征,基于FLUENT软件,建立了铝合金复合焊三维瞬态熔池流体流动数值分析模型。采用锥体热源来描述激光热输入,双椭球热源来描述电弧热输入。以时间函数模拟熔滴间断进入熔池。在计算过程中考虑了电弧压力、激光致蒸汽反作用力、熔滴冲击力、重力、表面张力以及小孔的动态变化对熔池流体流动的影响。利用所建立的模型,对不同接头形式的熔池流体流动及温度场进行研究。基于实验检测和数值计算结果,探讨铝合金T型接头复合焊成形机理,得出以下结论:在铝合金复合热源堆焊过程中,激光致小孔一直处于不稳定状态,不断发生周期性地闭合与张开,每次小孔闭合都会形成一个封闭的气泡。匙孔后壁附近的液态金属流动模式也随小孔深度发生变化,在熔池中气孔附近倾向发生顺时针涡流。随着焊接电流的增加,焊缝中气孔的数量呈现减少趋势,当电流增加到200A时,气孔率下降到6.6%。但液态金属的基本流动模式与160A时没有明显变化。在铝合金T型接头复合焊过程中,T型接头熔池中的气泡,比平板焊接熔池中竖直上浮的距离要远,加上受自身重力作用以及T型接头熔池位置的特殊性,不利于气泡的上浮,气孔率偏高,多发生在靠近立板的熔合线附近。当焊接电流从180A增加到240A时,熔池体积变大,熔池内部温度升高,金属的粘度下降,流动速度加快最高峰值流速可达2.5m/s,流动模式趋于复杂。熔池冷却凝固时间延长,焊缝气孔率下降到4.66%。