电弧钎焊是一种新近发展的连接工艺,在薄板连接以及缺陷修复等方面优势明显,目前电弧钎焊的研究受到了国内外学者的广泛重视,本文试图在这些研究的基础上,对电弧钎焊钎料液滴铺展过程及其流场、速度场进行试验以及数值模拟和分析,以更好地促进电弧钎焊工艺的应用以及技术发展和创新。本文首先采用TIG电弧加热系统对CuSi3钎料液滴动态铺展过程进行了试验研究,发现CuSi3钎料液滴在镀锌钢板上铺展时,当电弧弧长L(6mm)一定,随燃弧时间和电流的增加,钎料的铺展面积和直径逐渐增大而其铺展高度和润湿角逐渐减小。且当燃弧时间t大于4s时,钎料的铺展面积、高度、润湿角的变化趋于平缓; 用CuSi3钎料进行镀锌钢板TIG电弧钎焊时,最佳的电弧钎焊参数为电流I=70A,弧长L=6mm,燃弧时间t=4s。对不同钎料在镀锌钢板上进行铺展试验研究表明钎料CuSn6和CuSi3表现出较AlMg5和AlSi5优越的润湿性。在试验分析的基础上,本文提出适用于电弧钎焊钎料液滴铺展过程的控制方程和边界条件,并将其转化为有限容积方程,最后采用SIMPLEST算法,利用PHOENICS软件中的HOL和SEM模块进行计算,得出了不同钎焊参数下CuSi3钎料和AlSi5钎料铺展时钎料液滴自由表面演化过程的模拟结果,模拟结果和试验结果对比表明两者吻合良好,且其误差在小电流规范(I<70A)时较大而在大电流规范(I>70A)时较小。对模拟结果的分析表明,控制钎料液滴铺展的主要因素除了电弧压力以外,还有钎料液滴单位体积受到的重力及表面张力等。另外计算得出钎料铺展过程中,液滴内部随时间变化的流场、速度场分布,发现一方面,其流动在电弧轴线下方呈现由上至下,而在液/固界面处向左右两侧流动的趋势,与常规TIG熔化焊接熔池内部的环流流场呈现不同的规律,有利于钎料液滴的横向铺展。另一方面,焊接参数相同时,电弧钎焊钎料液滴内部速度场的速度最大值比TIG焊熔池中要大。最后对液滴内部的显微流场、速度场和界面组织进行了耦合分析,表明电弧钎焊过程中的强大流场对界面须状金属间化合物的破碎和迁移有利,充实了电弧钎焊界面化合物生长过程研究。