采用10 kW光纤激光器对厚度10 mm的AH36船用钢进行了激光电弧复合焊试验研究, 并与同材料的MAG焊进行对比, 分别从焊缝成型、焊缝截面形貌、焊接接头力学性能、样件焊接变形、效率以及成本等多方面进行分析。试验结果表明：选择适当的送丝速度, MAG焊及激光电弧复合焊可分别得到具有良好焊缝成型及截面形貌的焊缝, 焊缝强度均大于母材强度。对于同等板厚同等长度的焊缝, 激光电弧复合焊的变形量仅为MAG焊的50%左右。复合焊的焊接效率优势更明显, 可达到MAG焊效率的5倍。复合焊的焊材成本仅为MAG焊的21%, 气体成本约为MAG焊的42%, 设备成本在同等效率下的差距较小。从长远的使用前景来看, 激光电弧复合焊的优势远远大于MAG焊。

为实现对增材制造成形件的精确控形控性, 必须要对其热过程有一定科学认识。以真空环境下激光熔丝增材制造单道成形为例, 利用红外热像技术对其热过程进行监测。比较分析送丝速度对温度场、热循环、冷却速率的影响规律, 利用红外热分析对其成形熔敷道宽度及缺陷开展研究。结果表明: 借助红外热像可实现对熔敷道温度场变化的监测, 沿熔敷道长度成形方向, 监测点对应最高温度和冷却速率分别呈现升高和降低趋势。随着送丝速度的增加, 熔敷道长度1/4、2/4、3/4处监测点对应的冷却速率随之减小。此外, 基于红外热分析可实现对熔敷道宽度预测以及对缺陷位置的定位。

研究了不锈钢SUS304的激光填丝焊接工艺对焊接质量的影响。研究发现, 随着激光功率的升高, 焊缝由钉状变为“束腰”状, 焊缝熔宽的变化不明显, 焊缝余高逐渐减小;焊接速度的提高使得焊缝变得“细小”, 焊缝宽度减小, 焊接速度的增大也使得焊缝余高的减小;送丝速度增大使得熔宽有一定的减小, 余高增加较为明显, 并且当送丝速度达到3.0 m/min时, 过渡金属不能充分地铺展, 焊缝表面质量较差。在实验设定的参数范围内, 接头拉伸断裂位置均在母材, 焊缝强度能够得到保证。焊缝区由细小的柱状奥氏体枝晶和枝晶间少量的铁素体组成, 焊缝区的显微硬度在230 HV左右, 高于母材(约190 HV)。

激光钎焊过程中有很多影响焊接接头质量的因素，如激光功率，焊接速度，离焦量等，主要研究了送丝速度对焊接接头力学性能的影响。实验结果显示：焊接接头中有Fe-Si(Cu)弥散相的析出，这些析出相呈现颗粒状，小岛状或者花瓣状分布。当送丝速度达到2.0 m/min时，弥散相的分布最为密集，焊接接头的力学性能最好，并高于母材，在母材处发生断裂；当送丝速度为1.7 m/min和2.3 m/min时，Fe-Si(Cu)相只是零星的分布在焊接接头内，接头力学性能比母材差，拉伸实验断裂在焊缝处，断裂方式属于韧性塑性型。

用上海团结普瑞玛激光设备公司的SLC-X1225-H型激光焊接机, 配置数控送丝系统对厚为2～6 mm 的30CrMoSiA钢作了激光填丝拼焊的焊接试验。研究了激光功率、材料厚度、焦点位置、喷嘴高度、送丝速度、保护气体等参数对焊接速度、熔透率和焊接质量的影响。