厚板/中厚板广泛应用于海上平台、轨道交通等领域,其焊接方法以传统熔化极气体保护焊、埋弧焊等弧焊方法为主,需要开设坡口并进行多层多道焊接,焊接效率低、焊接能耗大,同时输入的线能量大,热影响区大,导致焊后变形大,接头力学性能下降。因此,寻找一种高效、节能的焊接方案对于工业生产具有重大意义。本文选择高速列车转向架结构中20mm低合金高强钢Q345E为对象,探索低功率激光-电弧复合焊接工艺,采用数值模拟与工艺试验相结合的方法,研究焊接工艺参数对焊缝成型质量的影响规律,并对焊缝显微组织和接头力学性能进行测试和分析,研究结果期望为厚板/中厚板构件的高效、低能耗焊接提供理论指导和技术支持。本文首先建立20mm低合金高强钢Q345E激光-电弧复合焊接有限元模型,基于温度场仿真,确定激光-电弧复合焊中打底焊工艺参数。数值模拟时,焊接热源选用3D高斯热源+双椭球热源的组合热源,通过比较模拟计算结果与实际焊缝形貌,验证热源模型的合理性以及优化打底焊工艺参数。其次,开展低功率激光-电弧复合焊接工艺探索。打底焊前,选用与钝边同厚度板件,设计坡口尺寸,进行激光功率等参数测试;确定激光功率后,通过优化两板之间的距离,实现4mm钝边的打底焊;后续填丝焊时,通过研究激光参数和电弧参数对既定坡口内焊缝成形的影响规律,并在此基础上,完成20mm Q345E焊接;复合焊接时,发现调控激光参数和电弧参数,可抑制打底焊时气孔、咬边、未填满等焊接缺陷的形成;填充焊时,激光主要起压缩增强电弧的作用,激光功率过小,压缩增强电弧效果不明显。最后,测试和分析了焊缝显微组织和接头力学性能,发现焊缝中心微观组织由铁素体和珠光体组成,热影响区包含针状铁素体、块状铁素体和珠光体。焊缝接头硬度最大值出现在焊缝中心的粗晶粒区,而重熔区局部位置的硬度值相对偏低;拉伸实验表明,接头力学性能受到的影响较小,但满足焊缝的强度要求;观察断口形貌,其断裂类型为韧性断裂,断裂模式为穿晶断口;对焊缝与母材交界区域的元素分布情况进行EDS分析,发现焊接接头与母材差异不明显。