近年来,铝/钢一体化结构越来越多地应用于汽车、航天航空和轮船的制造中,以获得高强度的轻质结构,从而进一步减少燃料消耗和空气污染。但铝/钢异种金属薄板焊接时通常伴随着较大的残余应力和变形,影响了结构的制造精度和使用性能。为了控制铝/钢薄板焊接应力和变形,本文提出了随焊氩气激冷技术,利用试验与模拟相结合的方式,对随焊氩气激冷技术控制铝/钢薄板焊接变形和应力展开研究。自制随焊氩气激冷装置,搭建焊接试验平台,进行铝/钢薄板常规TIG焊接和随焊激冷焊接试验,从试验上验证了随焊激冷技术可以有效地降低铝/钢薄板焊后变形和残余应力。利用热电偶采集焊接过程中温度热循环曲线,采用应力应变仪测量铝/钢焊后试板残余应力,利用三坐标测量仪对焊后试板变形进行测量,为验证数值模拟的准确性做准备。利用ANSYS数值模拟软件,根据实际焊接接头建立几何模型,同时建立了热源和冷源模型,采用间接耦合方法对铝/钢薄板焊接温度场和应力场进行数值模拟,结合试验结果验证了模型的准确性。对比分析常规焊接和随焊激冷焊接温度场和应力场的分布情况,阐述随焊激冷技术控制焊接变形和应力的机理。利用所建立的有限元模型,研究了不同冷却参数对铝/钢焊接应力应变的影响。结果表明:在不影响焊接质量的前提下,冷却距离越小,控制效果越好;冷却强度的增大有利于减小焊接变形和残余应力;冷源冷却直径为8 mm,冷源距离为10 mm时,控制效果较好。相较于常规焊接,随焊氩气激冷焊后试板纵向残余拉应力峰值和残余压应力峰值分别减小了42.1%和74.4%,横向残余拉应力峰值和残余压应力峰值分别降低了11.3%和14.4%,铝板和钢板外边缘的变形量分别降低了67.9%和69.5%。进行铝/钢薄板常规焊接和随焊氩气激冷焊接试验,对比分析了不同焊接工艺下铝/钢焊接接头的宏观形貌、微观组织和力学性能。结果表明,随焊氩气激冷焊接时,铝/钢焊接接头宏观形貌、微观组织和力学性能与常规焊接接头无明显差异。在一定条件下,随焊激冷技术可使铝/钢焊接接头金属间化合物厚度减小,实现了在不影响焊接接头力学性能的前提下,控制了铝/钢薄板焊接变形和应力的目的。