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激光电弧复合焊接技术集合了激光焊功率密度高、焊缝深宽比大、热输入及热变形小、焊接速度快和电弧焊装配精度低、能量利用率高、成本低的优势,成为了国内外焊接领域的研究热点。为了充分利用激光焊和双钨极TIG焊的优势,本文提出了激光-双钨极TIG复合焊接方法,搭建了对应的试验平台,研究了该新型激光电弧复合焊的加热过程,并对其电弧物理特性、熔池特征、熔孔形态、温度场特征、焊缝组织及力学性能进行了深入的探索,为中小功率激光与TIG电弧的复合焊接技术拓展了新思路。利用摄像机获取了复合焊接电弧形态,并通过“小孔法”和电流电压采集系统测量了电弧压力及电流电压信号。结果表明,激光的加入会使得双钨极TIG的电弧发生进一步收缩,电弧形态从双高斯热源整合变为元宝形态分布。耦合电弧的压力分布呈近圆形,两TIG电流、钨极间距及焊接高度会影响电弧压力的峰值及偏移情况。电弧静特性曲线整体呈“U”形,两TIG的电流对各自的电压会产生交叉影响,且激光会使得导电通道变长。使用高速摄像机及热成像仪采集了熔池、熔孔及温度场信号并与激光-TIG旁轴复合焊接及双钨极TIG焊接进行了对比。结果表明,激光电弧复合焊接熔孔稳定性高,熔池流速高于电弧焊接,会出现“卡门涡街现象”。激光-双钨极TIG复合焊接熔孔上表面为近椭圆形,下表面呈圆形,整体呈圆台形。相同热输入时相比于上述两种方法热源熔透能力更强,向两侧辐射较少。进行了低碳钢堆焊及对接工艺试验,对比分析了不同参数对焊缝成形的影响及激光-双钨极TIG复合焊接的组织性能特点。结果表明,该方法兼具双钨极TIG焊和激光焊的特点,焊缝成形美观,截面呈钉子形。TIG1主要起到预热和增加熔深作用,TIG2用于辅助热量及盖面。接头拉伸性能优于母材,焊缝金属平均抗拉强度为530MPa,接头断裂形式为韧性断裂。弯曲试验未发现裂纹。粗晶区组织为粗大的铁素体和珠光体,焊缝区上部组织为细小的先共析、侧板条和针状铁素体,下部以铁素体和珠光体为主,且由于珠光体的存在且组织更为细小,使得其硬度高于激光-TIG旁轴复合焊接和双钨极TIG焊接。