Page 75 - 结构装备施工技术分析与研究

» 第三章 焊接热处理技术

加入可以为电弧提供等离子体，形成的匙孔使得电弧被集中压缩在其中，减少了电弧
能量散失，提高了电弧电流和能量密度。
（2）提升焊接过程稳定性
高功率激光焊接时匙孔内金属蒸气电离产生大量等离子体，膨胀且不断吸收激光，
对激光产生屏蔽效应。电弧的加入会稀释等离子云，保证激光的连续稳定焊接；而激

光的加入可以为穿孔能力低的电弧焊提供稳定的电弧斑点，聚焦、引导电弧进入激光
的匙孔保证实现一个稳定的深熔穿孔焊接过程。
（3）改善焊缝成形，增加焊缝深宽比

激光的作用可以实现一个较好的深熔状态，电弧与其能量叠加，获得更大的熔深，
同时电弧作用于工件表面，起到盖面填充作用，由于激光使得电弧作用更加集中，可
在高速焊接情况下依然保证较好的焊缝成形和焊接质量，大大降低了激光焊接的焊接
成本，提高了电弧焊接的生产效率。

（4）降低焊接工件装配精度
常规激光焊由于其焦点光斑直径较小，对工件装配精度要求较高，大于 0.1mm 的
间隙会大大影响焊接质量。加入电弧后可在工件表面形成较大熔池，显著降低装配精度

要求，提高焊接桥接能力，减少工件预处理要求，提高了装配效率并降低了整体的成本。
（5）减少焊接变形及缺陷，改善焊缝组织及性能
相同熔深情况下，复合焊接速度远高于电弧焊接，说明线能量较低，因此变形量
也较少，同时厚板焊接过程中由于激光 - 电弧复合焊接熔深大焊接道数少因此焊后变
形也较少；激光焊接由于升温降温快容易形成气孔，但电弧的加入使得温度梯度变小

且冷却过程趋于平缓，减少了气孔、裂纹、夹杂的生成概率，同时改善了焊缝金属相
变行为，削弱了合金和杂质元素偏析，最终使得焊缝组织及性能得到提高。
（6）提升焊接速度

高速状态下的焊接电弧由于等离子体浓度不足稳定性较差，激光的介入使得等离
子浓度大大提高，使得电弧更加稳定，而电弧增强了金属对于激光的吸收率，两者相
互协作，大幅提升了焊接速度。
3. 国内外激光 - 电弧复合焊接研究现状

根据熔化焊接方法的不同，激光与电弧复合的焊接方法一般有激光 - 钨极氩弧焊
（TIG）、激光 - 等离子弧焊（PAW）、激光 - 熔化极气体保护焊（GMA）、激光 -
双电弧焊等；同时根据激光与电弧的排列方式，激光 - 电弧复合焊接又可以分为旁轴
和同轴复合。

（1）激光 -TIG 复合焊接
激光束与 TIG 电弧共同作用于熔池，得到深而窄的焊缝，由于 TIG 的热源特性

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