3.结果和讨论
3.1.1.焊缝外观
沉积焊缝外观和宏观截面如图5所示 。 由于使用了几乎相同的参数 ， I型和Y型槽样品的焊缝外观非常相似（只需要稍微多一点的WFR来填充Y型槽情况下的间隙） 。 因此 ， 仅显示工字槽的曲面视图 。 由于焊接过程中的板变形 ， 熔深可能会随着加工过程中的轻微间隙变化而变化（在某些情况下也会导致一点底部填充） 。 为了防止这些问题的发生 ， 厚板焊接的工业实施通常涉及液压夹紧 。 与两种槽型的前导割炬布置相比 ， 拖曳割炬的飞溅略少 ， 焊缝外观质量更高 。 飞溅物的产生可能与电弧不稳定性有关 ， 导致落差飞行轨迹发生变化 ， 可能导致焊缝外观的变化 。 一个例外是I-C1T样本（见图5（a）） ， 无意中略短D洛杉矶（2.5-3 毫米） ， 导致偶尔沉积的液滴爆炸和金属丝被切碎 ， 而不是在金属丝尖端形成电弧 。 脉冲电弧模式提供了更好的焊接表面质量 ， 因为电弧和液滴分离不稳定性（如断丝和液滴爆炸）的发生率较低 。
图 5.I 型和 Y 型槽样品的宏观剖面和沉积焊缝外观 。
3.1.2.进程行为
图6包含HSI记录的集合（i）和集合（ii）中所有情况的工艺行为的图示 ， 显示了电弧尺寸、熔池、电弧气刨形状、熔体流动和液滴行为 。 还观察到液滴撞击 ， 并指示相应的区域（如蓝色圆圈） 。 在I型槽和Y型槽制备样品之间未观察到显著差异 。 由于功率水平较高 ， 脉冲电弧提供了更大的电弧尺寸 ， 从而产生更深的凿痕 ， 尤其是在领先的割炬布置中 。 领先的割炬布置略微减少了成型和随后的分离过程中的线材斩波和液滴爆炸 ， 提供了更稳定的工艺 。 抑制线材斩波的一个可能原因是在电弧下方形成更深的气凿 ， 该气凿填充了较低水平的熔体 ， 从而导致更长的电弧 。
【厚钢板光纤激光-电弧复合焊接过程的稳定性】图6. a-h）基于I型槽试样HSI的LAHW工艺稳定性 。 i）液滴轨迹偏差 ， 用于拖尾和j）引导电弧 。
对于两种焊炬布置 ， MDPP也发生在更受控的CMT+P电弧模式中 ， 图6（e ， g ， h） 。 在尾焰炬设置中 ， 当WFR为7m/min时 ， 初始脉冲后液滴分离有时会延迟 。 之后 ， 在随后的脉冲周期中的夹点效应期间 ， 可能会发生液滴微爆炸 。 然而 ， 成形和分离过程中的微爆炸对整体工艺稳定性和表面质量没有显著影响 。 主导火炬布置具有更好的工艺稳定性 ， 其特征在于更平滑和规则的液滴分离 。 关于液滴形状 ， 观察到在较高WFR的情况下 ， 由于所涉及的电流较高 ， 它们不太呈球形 。
有时在短路阶段 ， 当使用CMT+P电弧模式和增加的vt时 ， 图7（g） ， 填充线和熔池之间的预期接触没有发生 。 这会导致金属丝尖端的熔体在随后的几个脉冲中保持附着 ， 可能会导致液滴爆炸（多个小飞溅物）或金属丝断裂 。
图7 通过条纹图像（d）技术分析LAHW（Y-C1T样品）的沉积焊缝外观（a ， b）和HSI（表面55°倾斜摄像机） ， 显示了不稳定处理（e）和稳定处理（h） 。
3.1.3电线切割
图8说明了电线切断机制 。 由于金属丝未充分缩回到与熔池的适当距离 ， 在异常短路阶段之后发生金属丝断裂 。 在这样的事件之后 ， 弧很短 。 在切断电线之前 ， 似乎每个脉冲都会在电线中积聚热量 ， 见图8（a） 。 电弧长度随着每个脉冲逐渐变长 ， 但未达到其正常长度 。 加热的金属丝的电阻随着其温度接近熔点而增加 。 在3-5个脉冲后的某一点 ， 导线过早熔化至一定距离 。 图8（b） 。 在该距离处 ， 由于该区域电阻增加而熔化 ， 导线在随后的脉冲（峰值电流）期间被夹持力切断 ， 图8（c） 。 短切金属丝的沉积轨迹是不可预测的 ， 这取决于重力和电弧力的总和 。
图 8 断线机构 。
3.2.更改进程设置时的进程行为
3.2.1.增加接头气隙
增加气隙会增加对填充材料的需求 ， 因为沉积速率不足会产生轻微的底部填充 ， 例如图9（a）（样品I-P3T） 。 与设置（i）实验相比 ， 工字槽制备的WFR增加了1 m/min ， 略微提高了过程的稳定性 。 由于减少了电线斩波 ， 飞溅现象显著减少 。
图 9 WFR、行进速度和气隙对脉冲尾弧焊缝质量的影响.
3.2.2.行进速度、送丝速率和气隙进一步提高后的工艺稳定性
采用CMT+P ， 工字槽接头制备和增vt从 0.8 到 0.95 m/min（样品 I-C7T） ， 该过程变得非常不稳定 ， 频繁的线材切割（不同长度）、大量飞溅和一些孔隙 。 对于 I 型和 Y 型槽制备 ， 使用脉冲电弧模式并将WFR增加到 13 m/min（样品 I-P8T 和 Y-P4T） ， 可产生 MDPP 到喷雾液滴的转移 ， 并且通过一些底部填充显著减少线材切碎 ， 如图9（b）所示（样品 I-P8T） 。 也产生了非常少量的飞溅物（图9） 。 将WFR增加到 17 米/分钟和vt在 Y 型槽设置（Y-P5T 样品）中达到1.0 m/min ， 消除了电线切碎 ， 同时还减少了孔隙率和飞溅 。 由于在1 mm间隙处增加vt ， 有一个明显的底部填充 ， 大面积过早凝固 ， 如图10（a-c）HSI序列所示 。 发现该过程相对稳定 ， 电弧仅显示出非常轻微的变化（图10（c）） 。 然而 ， 由于间隙宽度 ， 激光锁孔开口垂直低于图10（a）片材的顶面 。 因此 ， 熔池偶尔会溢出到锁孔中（由于电弧压力） ， 这可能会导致孔隙 。
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