厚HSLA钢激光-电弧复合焊接中填充金属分布与加工稳定性

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。基于焊缝中非金属夹杂物的统计特征可以准确判断填充金属分布情况。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。