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Invar钢模具在当前飞机复合材料结构热压成形过程中得以广泛应用,其国产化面临的主要问题是大厚度Invar钢焊接成型问题。本文基于一定的实验,结合数值模拟,研究Invar模具钢激光-MIG复合焊熔池流场形态。首先,开展5mm厚Invar钢激光-MIG复合焊接工艺研究,观察其焊接接头宏观形貌,发现激光-MIG复合焊缝整体呈现漏斗形状。通过设计19.05mm厚Invar钢三组激光-MIG复合焊实验,分析焊接接头不同区域的组织形态,中心到母材的金相是由细小等轴晶到柱状晶,再到比母材粗大的晶粒。研究焊缝形貌,初步摸索出稳定的焊接工艺,发现随着焊接激光功率或焊接电流的增加,焊缝硬度分布越均匀。其次,针对5mm厚Invar钢平板对接接头,研究Invar钢激光-MIG复合焊模拟过程中热源模型的构建,通过对比模拟和实验,发现高斯旋转体热源和双椭球热源模模拟结果只与焊缝局部区域有一定的吻合性。然而,采用高斯旋转体热源和双椭球热源组合成得新热源模型,模拟的熔池形态能很好地匹配实际焊接后的焊缝区域。最后,针对模具结构19.05mm厚Invar钢激光-MIG复合多层焊,采用有限元数值模拟的方法,基于本文设计的组合热源,开展焊接熔池流场仿真与流程形态分析研究。研究表明,熔池流场速度值较小,熔池流动性差,难以将产生的气体及时带动逸出,从而产生气孔;激光-MIG复合焊中流场速度越大所得的焊缝的硬度均匀性越好,且熔池流场的速度值大小对焊缝硬度值最大值影响较小。本文针对Invar模具钢激光-MIG多层复合焊接工艺,采用实验研究与仿真分析相结合的方式,开展了熔池流场形态、流场对组织影响的研究,初步探索了该种材料和工艺的热场流场机理,为Invar钢激光-MIG复合焊焊接工艺研究奠定了基础。