多热源叠加耦合的方式是提高焊接效率最有效的方法之一,磁控PlasmaGMAW复合焊技术结合了PAW和GMAW的工艺优势,具有广泛的应用前景。在磁控Plasma-GMAW复合电弧的焊接过程中,复合电弧会在被焊件上形成匙孔,匙孔行为与焊接过程传热传质相关,对于焊接过程中的稳定性和获得无缺陷、高质量的焊接接头极其重要。为了探究工艺参数与匙孔之间的关系以及匙孔的行为特征,本文对焊接过程匙孔行为进行了系统的研究。为了获得适合深熔焊接的工艺参数,同时研究主要焊接工艺参数:Plasma电流、GMAW电流、磁场强度和焊接速度对焊接过程匙孔深度的影响以及参数因素之间的交互作用,采用响应曲面法设计实验,并进行斜板焊接试验,以匙孔深度为响应值,得到了预测模型。分析了预测模型的可信度,模型显示了各个因素对匙孔深度影响的重要程度,表明了Plasma电流和GMAW电流之间存在一定的交互影响作用,而其他参数之间并无明显的相关性。根据预测模型得到了适用于深熔焊接的最佳工艺参数:Plasma电流为240 A,GMAW电流为319.9 A,磁场强度为3.300 m T,焊接速度为5.5 mm/s。为了研究焊接工艺参数与焊接过程行为之间的关系,利用焊接电弧采集系统和高速摄像采集了平板堆焊过程电弧行为和侧面熔池信息,通过伪色彩增强技术对电弧图像进行处理,边界提取技术与坐标转换技术对采集的熔池信息进行分析,得到匙孔的入口宽度。研究发现工艺参数对焊接过程行为的影响主要通过电弧耦合情况体现,电弧耦合程度、匙孔入口信息和焊缝成形信息之间存在如下的关系:随着电弧耦合程度的提高,匙孔入口宽度越大,匙孔深度越浅,同时焊接过程中产生的飞溅越少,焊缝成形的表面平整度和焊缝笔直程度越高。针对匙孔内部信息难以采集的问题,建立了数值分析模型,利用Fluent软件模拟了特定参数下Plasma-GMAW复合焊接过程中匙孔和熔池的行为。根据模拟结果阐述了匙孔内部金属流动方式和匙孔移动机制:匙孔向前移动的方式为Plasma电弧下方不断产生新的熔融金属,匙孔前端熔融金属通过匙孔底部过渡到匙孔后端,匙孔得以向前移动。