在舰船、管道、潜艇以及核设施等国防工业装备逐渐大型化的趋势下,厚板的焊接已然是建造这些大型装备不可或缺的工艺。然而,由于厚板焊接具有工艺稳定性难以控制等问题,受到国内外研究学者的广泛关注。其中,厚板焊接的过程稳定性又是直接关系到焊接成败的关键问题。焊接过程的失稳将导致电弧不稳定存续及熔滴间续过渡,形成未熔合等缺陷,严重影响构件服役性能。因此,开展系统的厚板焊接实验及模拟仿真研究,从电弧及熔滴稳定性、缺陷形成机理、焊接过程温度场及应力场等不同角度对厚板焊接过程进行分析,最终确立能够实现高效、稳定焊接的工艺窗口,进而实现不同厚度板材的优质焊接。本文研究内容主要包括:(1)窄间隙下激光-电弧复合焊接电弧稳定性机理研究。通过高速摄像观察和分析,考察并探讨激光功率、焊接电流、坡口间隙和光丝间距等工艺参数对焊接电弧稳定性的影响规律,阐述电弧稳定性的影响机制。建立工艺参数同电弧稳定性的多元非线性回归模型,从而在实际生产中方便快速确定最佳工艺参数组合。相关研究内容见第3章。(2)窄间隙下激光-电弧复合焊接熔滴过渡行为的研究。通过高速摄像观察和分析,研究坡口间隙、焊接电流和光丝间距对于熔滴过渡行为的影响,总结熔滴过渡的一般规律。利用外加磁场对熔滴过渡行为进行影响,并对熔滴过渡时的受力状态进行分析。相关研究内容见第4章。(3)厚板窄间隙激光-电弧复合焊接头缺陷形成原因及抑制方法的研究。提出了利用激光清洗技术清洗多层单道焊层间夹渣的方法,克服了以往机械打磨的方式受制于窄间隙空间狭小,不易打磨彻底从而易形成夹渣的缺点。对于层间未熔合缺陷,提出了层间未熔合缺陷产生的“对生生长”和“单侧生长”模式,以及层间未熔合缺陷的抑制方法。相关研究内容见第5章。(4)不同厚度厚板窄间隙多层单道激光-电弧复合焊的研究。综合前面三章研究得出的电弧稳定性的规律、熔滴过渡稳定的规律以及焊接缺陷的形成原因和抑制措施的研究结果,综合设计坡口形式,采用合适工艺参数,实现不同厚度厚板的焊接。并以40mm厚的厚板焊接为例,对接头的力学性能、微观组织等各方面进行测试和观察,最终得到稳定优质焊缝。相关研究内容见第6章。