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厚HSLA钢激光-电弧复合焊接中填充金属分布与加工稳定性

DOI：10.1016/j.jmapro.2020.02.048 期刊：Journal of Manufacturing Processes 出版年份：2020 更新时间：2025-09-23 15:19:57
摘要： 高功率激光束焊接形成的焊缝具有深而窄的几何特征。通过电弧源添加填充焊丝形成激光-电弧复合焊接（LAHW）工艺，对获得所需力学性能至关重要。由于熔化焊丝向焊缝根部输送能力较弱，其在整个焊缝深度方向的分布情况备受关注。准确识别填充金属分布具有很大挑战性。金属粉芯焊丝能提供高密度的非金属夹杂物（NMIs），这对针状铁素体形核非常重要?；诤阜熘蟹墙鹗艏性游锏耐臣铺卣骺梢宰既放卸咸畛浣鹗舴植记榭?。本研究发现填充金属含量向根部呈线性递减趋势，焊缝上部填充金属聚集明显，在45-55%深度处出现陡降且纵向剖面呈现波浪状分布。纵向方向观察到显著硬度变化，根部硬度值可达>300HV。根据先共析奥氏体晶粒形貌分析，75%深度处因熔池流动不稳定湍流产生了大量气孔。工艺参数的精细平衡对保证工艺稳定性和填充金属分布均匀性具有重要作用。
作者： Ivan Bunaziv，Sigurd Wenner，Xiaobo Ren，Jan Frostevarg，Alexander F.H. Kaplan，Odd M. Akselsen
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究厚高强度低合金钢激光-电弧复合焊接中填充金属分布与工艺稳定性。

研究成果

研究得出结论：深熔激光-电弧复合焊接的熔深与工艺稳定性相关且存在不一致性。填充金属在根部区域的分布显著减少，从而影响机械性能。纵向剖面显示出更多与焊接缺陷及原始奥氏体晶粒形态相关的特征。激光束提供的热输入对焊缝金属硬度具有显著影响，且该硬度在纵向和垂直方向上均存在差异。

研究不足

该研究承认，由于填充焊丝与母材化学成分相似，在高强低合金钢中准确识别填充金属分布存在挑战。该方法需要对不同成分的材料进行额外实验，而这可能成本高昂。

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