将连续激光、脉冲激光分别与脉冲GMAW(熔化极气体保护焊)进行复合,研究了不同复合焊接模式下激光离子体与电弧等离子体的动态交互行为。研究结果表明:与连续激光+脉冲GMAW复合焊接模式相比,脉冲激光+脉冲GMAW复合焊接模式可以在激光平均功率较小的情况下获得更大的熔深;在复合过程中,当激光脉冲峰值出现的时刻错开电流峰值的上升期时,这一瞬态时刻等离子体的急剧膨胀现象可以得到抑制,激光能量的传输可以得到改善。

理解脉冲GMAW焊电弧物理的动态特性对解释这一焊接方法的内在机理及获取优化控制策略有重要意义, 通过在高速摄影前加窄带滤波片的方法研究了脉冲GMAW焊接过程中不同粒子的扩散行为, 同时采用光谱仪研究了不同状态下金属与蒸汽保护气氛谱线的强度分布信息, 采用气体状态方程、 等离子体准中性方程、 和Saha方程计算了脉冲GMAW焊接峰值和基值两种不同状态下的金属蒸汽浓度分布。 研究结果显示, 在峰值时刻, 金属蒸汽被约束在电弧中心1 mm左右的范围内, 当电流从峰值跳转到基值时刻, 金属蒸汽从中心扩散到电弧外围区域, 峰值时刻中心金属浓度约为75%, 而基值仅为35%左右。

研究了高功率光纤激光与脉冲气体保护焊(GMAW-P)复合焊接中的等离子体动态行为、熔滴过渡模式以及电信号特征。结果表明, 光纤激光焊接可以采用纯Ar气作为保护气体, GMAW-P电弧与光纤激光复合后会导致激光等离子体膨胀增大, 电弧的弧长变短。比较电压概率密度可以看出, 激光引导模式相较于电弧引导模式时的负载动态波动更为剧烈。

对5A06铝合金激光电弧双面焊接（LADSW）特性进行研究，通过光谱诊断、电弧电压测量和基于斯塔克展宽法的电弧电子密度估算，对激光作用下的电弧物理特性进行分析。结果表明，借助电弧的辅助加热作用，可以明显地改善铝合金激光焊缝表面成形，显著降低甚至消除铝合金激光焊气孔。通过调整激光和电弧能量的匹配，可实现对接头形貌的控制，其中对称“X”型接头内部缺陷较少，具有最佳的力学性能，抗拉强度可达到母材的90%以上。与常规的钨惰性气体（TIG）电弧相比，典型的LADSW电弧形态具有明显的收缩；LADSW电弧具有更多的金属原子，而Ar原子则减少；LADSW电压下降，且更加稳定；LADSW电弧电子密度明显增加。与相同条件下的常规激光焊相比，LADSW激光焊等离子体面积略有增加。