激光鎢電極氬弧復合熱源焊的不銹鋼接頭形貌

激光焊、鎢電極氬弧焊與激光鎢電極氬弧復合熱源三種工藝條件下得到的接頭的宏觀形貌，可以看出，鎢電極氬弧和復合焊接熔合線過渡平穩，激光焊熔合線底部有起伏。單獨鎢電極氬弧電弧作用吋，得到典型的熱導焊焊縫，焊縫熔池淺而寬，熔池底部比較平坦，熔深約為板材厚度的1/5左右，存在明顯的焊接變形。激光單獨作用時，焊接模式為熱傳導模式，熔池基本呈半球狀，熔深很小，僅為熔深板材厚度的1/5左右。當鎢電極氬弧電弧與低功率脈沖激光復合后，焊縫熔深明顯增加，熔池下半部呈半球狀，接近熔池頂部的地方有明顯的喇叭口收邊，焊縫面積比兩種單一焊接的焊縫面積加起來還大，可見兩種熱源復合后產生了“1+1>2”的效果。

相同工藝條件下，不銹鋼板激光鎢電極氬弧復合對焊接的接頭宏觀形貌與堆焊結果基本一致，未見氣孔、裂紋等焊接缺陷。在該工藝條件下，不繡鋼板的對接接頭處未完全焊透，焊縫區以下明顯可見兩塊不銹鋼板對接的接縫，熔深占板材厚度的1/2左右。由于激光束的沖擊將焊縫區焊縫左側金屬融化完全且深度較深，焊縫區金屬并被壓向右側，隨著熔化金屬的冷卻，造成右側凸起，而左側下凹。激光作用熱影響的面積較小，熔深較深；電弧熱作用面積較大，熔深較淺。在較好的參數條件下，焊接接頭的抗拉強度與母材強度相當。

激光電弧復合熱源焊接熔深的增大由兩類不同的因素引起：首先是電弧的預熱，提升了材料表面的溫度，造成材料處于熔化狀態，這極大地提高了材料對激光的吸收率；其次是等離子體的增多，對電弧產生作用，在進行焊接過程中電弧被激光形成的等離子吸附和壓縮，電弧體積收縮，電流密度顯著增大。一般來說，焊接熔深隨著電弧收縮程度的增加而增加；在進行實際焊接時，部分電弧進入金屬蒸氣形成的小孔中，從而造成了深熔熱源現象的出現。研究發現，鎢電極氬弧單獨焊時存在強烈的電弧擺動以及電極斑點飄逸，從而影響了焊縫表面成形的連續。在與激光結合使用時，電弧斑點被吸附到激光與材料作用的沖擊位置，電弧的不穩定現象得到了有效改善。