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复合等离子体作为焊接过程的能量来源之一,其动态行为和物理特性对焊接质量具有重要影响。目前对复合等离子体的研究多集中在激光-电弧和电弧-磁场等复合等离子体方面,尚未见到针对激光-TIG-磁场复合焊接等离子体特性的系统研究。基于此,本文自行搭建了激光-TIG-磁场复合焊接平台,开展了316L不锈钢激光-TIG-磁场复合焊接电弧等离子体特性的实验研究,详细分析了等离子体的动态行为、光谱特征谱线分布、温度场分布和电子密度分布,在此基础上研究了能场之间相互作用机理。单TIG焊接时,电弧等离子体波动很小,挺度较好,整体表现较平稳,具体表现为:(1)随着电流增大,电弧等离子体的体积变大,水平拖拽长度Lab变大,在200A时可以达到15.2mm;(2)随着焊接速度提高,电弧等离子体的体积也随之增大,水平拖拽长度Lab增大,在2.0m/min时可以达到14.7mm。在激光的作用下,复合电弧等离子体发生了明显的收缩和振荡,主要表现为:(1)随着激光功率的增大,光致等离子体对电弧的扰动越明显,电弧振荡越剧烈。在激光功率为2.0KW时水平拖拽长度Lab最小只有7.3mm,激光对电弧的收缩作用最明显;电弧振荡幅度最均匀,电弧最稳定;(2)光钨间距DLW越小,弧振荡幅度越大,复合电弧的收缩和振荡越剧烈,并且在DLW=4mm时,电弧振荡幅度最小只有1.3mm,电弧最稳定。在磁场的作用下,原本沿钨极延长线指向工件表面的电弧,将会发生收缩和偏转:(1)在较小磁感应强度(10mT)时,电弧尾部有明显的收缩,有向钨极右后方偏转的迹象;(2)在中等磁感应强度(20mT)时,电弧尾部收缩和偏转都很明显,电弧尾部由向钨极左侧拖拽变为向钨极右侧拖拽;(3)在磁感应强度B为40mT时,电弧沿钨极尖端垂直向下,整体变为钟罩形,底部扩张铺展较大。在激光和磁场共同作用下下,电弧一方面受光致等离子体的扰动,另一方面在磁场的作用下高速旋转。在两者的综合作用下,可提高电弧挺度,并减小光致等离子体对电弧的干扰。利用自主搭建的实验研究平台,采集了复合焊接等离子体的光谱信号,研究了不同能场焊接时等离子体的光谱谱线分布,并分别采用Boltzmann图法和Stark展宽法计算了温度场分布和电子密度分布。研究发现:(1)随着距工件表面距离的增大,等离子体温度整体呈现不断升高的趋势,越靠近阴极尖端温度越高,最高温均在19000K左右;(2)光纤激光的加入,从激光小孔中喷出的温度较低的光致等离子体,对激光作用区域LaserZ及其附近的温度分布产生较大影响,有明显降温的作用;(3)磁场的加入,使得电弧底部扩展,增大了电弧的散热面积,降低了电弧底部温度(距工件表面2mm以下);(4)在光致等离子体的降温作用和磁场的降温作用共同作用下,激光-TIG-磁场复合电弧等离子体LaserZ区域和电弧底部(距工件表面2mm以下)整体降温幅度较大,温度较低,温度最低位置位于LaserZ区域的点A,只有8360K。等离子体电子密度的分布和温度的分布规律相反,随着距离工件表面的距离增大,等离子体电子密度整体呈现不断降低的趋势,越靠近阴极尖端电子密度越低,均在6.2×1023m-3左右。激光-TIG复合焊接的平均电子密度最低,只有7.02×1023m-3,激光-TIG-磁场复合焊接的平均电子密度最高,有7.96×1023m-3。