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12毫米和15毫米厚结构钢的激光-电弧复合焊接

DOI：10.1007/s00170-020-05192-2 期刊：The International Journal of Advanced Manufacturing Technology 出版年份：2020 更新时间：2025-09-23 15:21:01
摘要： 高功率激光凭借小孔模式对厚度超过10毫米的板材焊接具有显著效果。高强度激光束产生的蒸汽空腔可提供优异的熔深穿透能力。由于焊缝几何形态狭窄深邃，易出现高硬度和焊接缺陷问题。这些缺陷源于小孔稳定性不足。实验采用16千瓦圆盘激光器对12至15毫米厚度的对接接头板材进行单道焊接，发现根部驼峰是主要缺陷且在较宽工艺参数范围内持续存在。叠加电弧源可能因熔池流速加快而加剧根部驼峰与塌陷现象。通过平衡特定电弧参数及其他工艺条件可有效抑制驼峰缺陷，同时发现较低焊接速度（<1.2米/分钟）配合较低激光功率（<13千瓦）更有利于抑制驼峰形成。相比等离子切割试样，机加工坡口能提供更稳定的根部质量与完整性。较高热输入量（>0.80千焦/毫米）的焊接可使硬度值保持在325HV以下，焊缝在-50°C环境下仍保持良好夏比冲击韧性（>50焦耳）及优异抗拉强度。
作者： Ivan Bunaziv，Cato D?rum，Steen Erik Nielsen，Pasi Suikkanen，Xiaobo Ren，B?rd Nyhus，Magnus Eriksson，Odd M. Akselsen
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究工艺参数对12毫米和15毫米厚结构钢板激光-电弧复合焊接（LAHW）中根部成形及焊丝分布的影响，并为质量提升提供解决方案。

研究成果

研究表明，激光-电弧复合焊接易因熔池底部熔体流动不利而产生根部驼峰缺陷。通过精确调控激光束与电弧功率的特定组合及焊接速度，可在较窄的工艺窗口内实现无驼峰焊接。相比等离子切割坡口试样，机加工坡口能提供更稳定的根部质量与完整性。焊接接头在较宽热输入范围内均表现出良好的力学性能。

研究不足

该研究指出，厚度超过10毫米的焊接区域极易出现缺陷且硬度较高。实现无驼峰焊缝的工艺窗口较窄，且研究表明该工艺对参数变化十分敏感。

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