通过对10 mm厚Q345钢进行高功率激光-电弧复合焊接实验，对比研究了7.5 kW激光对不同模式电弧焊接熔滴过渡与焊缝成形的影响。结果表明：高功率激光的加入对标准熔化极活性气体保护电弧焊（MAG）、冷金属过渡弧焊（CMT）和脉冲电弧焊接过程中的熔滴过渡有显著影响。在标准MAG焊接过程中，激光会吸引和压缩电弧，导致电弧长度显著缩短，同时匙孔喷出的金属蒸气与等离子体会降低熔滴过渡频率；在CMT焊接过程中，激光会延长单次短路过渡周期，同时引起的熔池振荡会降低短路过渡的稳定性；在脉冲电弧焊接时，激光的加入提高了熔滴过渡频率，同时匙孔处的气流对熔滴过渡起阻碍作用，使熔滴向熔池侧面过渡，造成飞溅的产生。与单一电弧焊接相比，激光-标准MAG与激光-脉冲电弧复合焊接中的焊缝熔宽增加，而激光-CMT焊接中的焊缝熔宽的变化不明显；受熔滴直径和过渡频率的影响，激光-标准MAG与激光-CMT焊接中的焊缝余高减小，而激光-脉冲电弧焊接中的焊缝余高略有增加。三种电弧模式下激光与电弧相互作用的熔化能增量值（ψ）不同，其中，激光-脉冲电弧复合焊接的ψ值最高（36%），其次为激光-标准MAG复合焊接（19%），激光-CMT复合焊接的ψ值最小（-12%）。

发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路，是应对气候变化、推动绿色发展的战略举措。近年来，作为新能源汽车制造的重要结构材料，车用铝合金性能的不断提升给后续的焊接加工带来了全新的挑战。与传统弧焊热源相比，激光-电弧复合热源具有诸多优势，为抑制铝合金焊接缺陷并提升焊接接头系数提供了新途径。较为全面地总结了近年来国内外学者在铝合金焊接缺陷（如软化、气孔）等形成及调控方面的研究进展，分析了现有研究工作中存在的问题并给出了激光-电弧复合焊接铝合金未来的研究方向，旨在为后续研究及应用提供参考。

为了探究复合热源对T4003铁素体不锈钢焊接特性的影响, 采用光纤激光-电弧复合焊接研究了工艺参数对接头形貌和组织性能的影响规律, 优化了工艺参数, 重点分析了焊缝金属和热影响区-40 ℃低温冲击韧性和提升机理。结果表明, 在优化参数下, 复合接头性能优异, 拉伸试样均断裂于母材, 抗拉强度为530 MPa, 且180°横向正弯和背弯试验中均未发现裂纹; 焊缝金属平均冲击吸收功为50 J, 略高于常规电弧接头, 但是热影响区平均冲击吸收功提升显著, 达到32 J, 为电弧接头的3倍, 提升的主要原因在于激光-电弧复合焊接的低热输入降低了热影响区粗晶区晶粒尺寸; 冲击断口形貌表明, 复合接头焊缝金属在终断区尚未出现韧脆转变, 仍然以韧窝为主, 但是热影响区在中部扩展区出现明显的准解理形貌, 开始出现韧脆转变。该研究促进了激光-电弧复合焊接在铁素体不锈钢中的应用。

对10 mm厚Q345钢进行高功率激光?MAG复合焊接试验，研究电弧功率对焊接过程熔滴过渡行为与飞溅的影响。结果表明：电弧功率会显著影响焊缝形貌与熔滴过渡行为，电弧功率过高或过低均会导致焊缝表面塌陷；当电弧功率为6860 W时，可获得平整光滑的焊缝形貌，且无咬边塌陷等缺陷；随着电弧功率增大，溶滴过渡模式逐渐由含短路过渡的混合过渡模式向单一射流过渡模式转变，前者主要包括大滴过渡、射滴过渡、射流过渡分别与短路过渡组成的混合过渡模式；混合过渡模式下的短路过渡是产生飞溅的主要原因，在单一射流过渡模式下匙孔处的羽辉气流会促进飞溅的产生。

为探究万瓦级激光-MAG复合焊接焊缝成形特性，在不同的激光功率下，对比分析了三种不同复合焊接方法在焊缝成形、等离子体形态方面的差异性及关联性。结果表明：随着激光功率变化，焊缝的特征尺寸及波动与等离子体的特征尺寸及波动具有一定的对应关系，具体表现为：随着激光功率增加，等离子体面积及其波动都增加，焊缝熔深、熔宽及其波动均增加；当激光功率增加到20 kW时，等离子体面积及其波动的增量开始减小，焊缝尺寸的增量也开始减小，焊缝成形质量开始变差。激光‐单丝MAG复合焊接方法在20、25、30 kW激光功率下的平均熔深增量相比5、10、15 kW下的减小了71.64%。在相同的工艺参数下，与激光-单丝MAG复合焊接相比，激光-单丝MAG复合填丝焊接下的等离子体面积及其标准差显著增加，熔深减小，成形变差，而激光-双丝MAG复合焊接下的等离子形态、焊缝成形变化均不明显。随着激光功率增加，不同的添丝方式体现在焊缝成形及等离子体形态等方面的差异性逐渐增强，当激光功率增加到20 kW时，焊缝熔深以及影响熔深的等离子体面积及其波动的增量有所减小。

在激光-电弧复合焊接中, 由于焊接参数众多及各参数之间的耦合性, 任何一个参数的变化均会对焊缝形貌产生显著影响, 如何选取激光-电弧复合焊接工艺参数, 从而获得良好的焊缝形貌稳定性一直是复合焊接研究的重点。采用极坐标的方法对试验样件焊接形貌进行测量, 以焊缝形貌中心为坐标原点, 每间隔15°对焊缝形貌进行测量, 从而得到对应的24个极坐标尺寸。针对繁多的焊接工艺参数和焊缝形貌, 采用BP神经网络来建立复合焊接平板对接焊主要焊接参数(焊接电流、激光功率、焊接钝边、坡口角度、焊接间隙)和测量得到的24组极坐标尺寸之间的BP神经网络预测模型, 并用遗传算法对预测模型进行优化。根据预测得到的24组形貌尺寸, 通过计算左右对称尺寸差值的方差作为激光-电弧复合焊接焊缝形貌的对称度。研究结果显示, 优化后的焊接工艺参数和极坐标尺寸之间的预测精度在5%左右, 焊缝形貌对称度预测误差在13%左右。此方法对于焊接工艺参数的优化研究具有重要意义。

开展了440 MPa级船用高强钢激光-电弧复合焊接试验，研究了焊接速度对焊缝成形和低温冲击韧性的影响规律。结果表明，焊接速度对焊缝成形具有较大影响：焊接速度较小时，焊接热输入较大，熔池易塌陷；焊接速度较大时，由于激光能量密度不足，激光小孔熔透不稳定，焊缝底部易形成驼峰。随着焊接速度增大，440 MPa级船用高强钢激光-电弧复合焊接焊缝的低温冲击韧性呈先增加后降低的趋势：当焊接速度低于1.0 m/min时，焊缝的－40 ℃冲击吸收功较低，小孔型气孔是主要影响因素；当焊接速度为1.2 m/min时，气孔倾向小，焊缝的冲击吸收功达到了175 J；当焊接速度增加到1.5 m/min以上时，贝氏体含量较大，焊缝的低温冲击吸收功下降。

熔滴过渡特性对于保证激光-电弧复合焊接成形质量十分重要。利用高速摄像机采集激光-熔化极惰性气体保护焊(MIG)复合焊接过程中的熔滴过渡图像，通过图像信号处理方法提取电弧感兴趣区域(ROI区域)面积、熔滴速度、熔滴过渡周期等特征，分析熔滴过渡特征与焊缝成形的关联；利用短时傅里叶变换和谱熵对电弧ROI面积进行时频分析，研究功率谱谱熵与熔滴过渡稳定性之间的规律。结果表明：熔滴过渡频率与熔滴速度有一致的变化趋势，稳定的熔滴过渡能提高焊缝成形的均匀性；功率谱谱熵能表征焊接过程的稳定性，当熔滴过渡失稳时，短时对数功率谱变得紊乱，瞬时谱熵增大，焊缝熔宽减小，表面铺展性降低。

基于Ansys Workbench软件平台，采用热弹塑性有限元法对304不锈钢激光电弧复合焊接试验进行数值模拟，数值计算得到的残余应力及热变形结果与焊接工艺试验结果吻合。分析不同激光功率下温度场与结构场的变化，研究激光功率对复合焊接热变形及残余应力的影响。结果表明：激光功率对复合焊接的最大变形量以及残余应力峰值有影响，激光功率越大，304不锈钢最大变形量以及残余应力峰值越大。由于激光热源的能量输入比较集中，激光功率对热变形及残余应力的分布状态影响不明显。

以5.0 mm厚高强钢板为试验材料, 采用CO2激光-MAG电弧复合焊接方法, 研究电弧电压与焊接电流的大小对复合焊接熔滴过渡特征、工艺稳定性和焊缝形貌的影响。结果表明, 在激光功率P=1.6 kW、焊接速度v=1.2 m/min的情况下：当电弧电压U=26 V、焊接电流I<180 A时或焊接电流I=180 A、电弧电压U<24 V时, 熔滴过渡模式为短路过渡和颗粒过渡或是二者的混合过渡, 且焊缝表面飞溅较多；当电弧电压U≥24 V时或焊接电流I≥180 A时, 熔滴的过渡模式为射滴过渡, 且焊缝表面质量较好。