激光钨电极氩弧复合热源焊的不锈钢接头形貌

激光焊、钨电极氩弧焊与激光钨电极氩弧复合热源三种工艺条件下得到的接头的宏观形貌，可以看出，钨电极氩弧和复合焊接熔合线过渡平稳，激光焊熔合线底部有起伏。单独钨电极氩弧电弧作用吋，得到典型的热导焊焊缝，焊缝熔池浅而宽，熔池底部比较平坦，熔深约为板材厚度的1/5左右，存在明显的焊接变形。激光单独作用时，焊接模式为热传导模式，熔池基本呈半球状，熔深很小，仅为熔深板材厚度的1/5左右。当钨电极氩弧电弧与低功率脉冲激光复合后，焊缝熔深明显增加，熔池下半部呈半球状，接近熔池顶部的地方有明显的喇叭口收边，焊缝面积比两种单一焊接的焊缝面积加起来还大，可见两种热源复合后产生了“1+1>2”的效果。

相同工艺条件下，不锈钢板激光钨电极氩弧复合对焊接的接头宏观形貌与堆焊结果基本一致，未见气孔、裂纹等焊接缺陷。在该工艺条件下，不绣钢板的对接接头处未完全焊透，焊缝区以下明显可见两块不锈钢板对接的接缝，熔深占板材厚度的1/2左右。由于激光束的冲击将焊缝区焊缝左侧金属融化完全且深度较深，焊缝区金属并被压向右侧，随着熔化金属的冷却，造成右侧凸起，而左侧下凹。激光作用热影响的面积较小，熔深较深；电弧热作用面积较大，熔深较浅。在较好的参数条件下，焊接接头的抗拉强度与母材强度相当。

激光电弧复合热源焊接熔深的增大由两类不同的因素引起：首先是电弧的预热，提升了材料表面的温度，造成材料处于熔化状态，这极大地提高了材料对激光的吸收率；其次是等离子体的增多，对电弧产生作用，在进行焊接过程中电弧被激光形成的等离子吸附和压缩，电弧体积收缩，电流密度显著增大。一般来说，焊接熔深随着电弧收缩程度的增加而增加；在进行实际焊接时，部分电弧进入金属蒸气形成的小孔中，从而造成了深熔热源现象的出现。研究发现，钨电极氩弧单独焊时存在强烈的电弧摆动以及电极斑点飘逸，从而影响了焊缝表面成形的连续。在与激光结合使用时，电弧斑点被吸附到激光与材料作用的冲击位置，电弧的不稳定现象得到了有效改善。