根部驼峰缺陷是激光?MIG复合焊接（MIG焊，熔化极惰性气体保护焊）中常出现的焊接缺陷之一，因该缺陷出现在焊件背部，所以在焊接过程中不易被发现。为检测根部驼峰缺陷，采用高速摄像机捕捉焊接图像。对预处理后的图像进行阈值分割得到熔池轮廓图像，通过局部形态学处理进一步获取熔池二值化图像。提取二值化图像的四组归一化不变矩，并采用滑动均值法进行降噪处理，进而获得不变矩特征。建立动态调整学习率算法的一维卷积神经网络模型，以熔池尾部图像的四组归一化不变矩及其滑动均值作为输入。通过9150个连续焊缝样本检测值和实际值的比较，验证了该网络模型具有良好的检测能力。该方法可应用于封闭式的平板对接焊，通过采集激光?MIG复合焊接中焊件表面信号，对无法直接观察的背部驼峰缺陷进行检测。

采用ANSYS对中厚板铝合金的激光-MIG复合焊接过程进行数值模拟, 分析激光-MIG复合焊接过程中温度场、残余应力及焊接变形的分布情况。结果发现, 由于工件表面与内部的散热速度差异, 温度场呈现中间高、周围低、以焊缝为中轴线的椭圆形分布。随着焊接的进行, 工件的等效应力在不断增大, 焊接过程中工件两侧出现＞300 MPa的高应力区; 随着工件的冷却, 工件两侧刚性固定面的应力集中开始不断消退, 且高应力区在工件冷却后消失。工件完全冷却后, 高应力区域主要集中分布在焊缝周围, 最高值可达175 MPa, 工件两侧应力分布较为均匀, 在125~130 MPa范围内。焊后工件总变形呈现以焊缝为中轴线的椭圆形分布, 焊缝两侧单位变形量最高可达0.19, 焊缝部位单位变形量为0.09。

以3 mm厚6082-T6铝合金为母材进行激光-MIG复合焊接，研究激光功率与送丝速度对焊缝成形、微观组织及力学性能的影响，并对不同功率下的焊接接头进行气孔缺陷分析。结果表明，在激光功率为1 900 W、送丝速度为4 m/min时，焊缝成形最好，接头显微硬度从母材到焊缝中心呈现先减小后增大的趋势，热影响区处存在软化现象，接头抗拉强度可达313 MPa，延伸率达6.18%。焊缝中心组织为细小等轴晶粒，熔合区为垂直于熔合线生长的柱状晶。另外，随着激光功率的不断增大，接头气孔数量、尺寸及气孔率均随之增大。

为研究激光功率对铝合金激光-MIG复合焊接过程稳定性的影响，采用高速摄像及NI USB-6251数据采集卡对复合焊接过程中电弧参数、熔滴过渡行为及飞溅产生行为进行了研究。结果表明：随着激光功率增大，电弧峰值电流减小，而峰值电压增大；在4 kW激光功率时，以射滴过渡为主，偶尔发生短路过渡情况，随激光功率小幅增加，短路过渡现象消失；当激光功率增大到5.5 kW时，稳定的一脉一滴过渡中出现了两脉一滴的过渡形式，降低了熔滴过渡稳定性。激光功率增大，金属蒸气对匙孔壁上液态金属剪切力也随之增强，导致匙孔壁上方飞溅产生次数增加。当激光功率为4~4.5 kW时，匙孔后壁飞溅产生次数明显多于匙孔前壁，但激光功率大于5 kW后，匙孔前后壁飞溅次数相当。最后，对匙孔前后壁熔池金属进行了受力分析，并总结了匙孔壁上方飞溅产生的机理。

针对钢/铝熔钎焊过程中焊接头金属间化合物(IMCs)厚度较厚、接头抗拉强度较低的问题，采用超声波辅助激光-MIG复合熔钎焊(MIG焊，熔化极惰性气体保护焊)的方法，获得了不同超声功率下的钢/铝熔钎焊接头。研究了超声波功率的变化对钢/铝熔钎焊接头的焊缝组织和界面IMCs的影响。结果表明，随着施加的超声功率的增加，超声对熔池的搅拌作用增强，焊缝晶粒明显细化。超声作用下熔池的最高温度降低，温度梯度减小，这使得焊接接头界面处的IMCs的厚度减小，并且FeAl₃相的含量降低；当超声功率增加到200～210 W时，IMCs中仅含Al₈Fe₂Si相。当功率为130～140 W时，去余高接头的抗拉强度可达172 MPa，相较于未施超声时增加了12%。

采用激光-MIG复合焊接对轨道交通铝合金型材进行焊接研究，从焊接成形、气孔缺陷和熔池行为等方面研究了热源与焊接方向的夹角对于焊接特性的影响。结果表明，增大激光与焊接方向的夹角可使熔深、熔宽降低，当激光夹角从82.5°增加至110°时，熔深下降了50%，熔宽下降了25%，增大热源角度有利于焊缝中气孔逸出，当激光角度由82.5°增大至97.5°时，焊缝气孔率由3%下降至0%，增大电弧角度也有利于减少气孔。不同热源角度下熔滴过渡方式均为射滴过渡，增大激光和电弧与焊接方向的夹角会促使熔池变长。Fluent模拟结果说明热源夹角影响能量传播，增大激光角度会减弱能量向深度方向的传播，增大电弧角度会扩大其加热范围，进而增加熔池长度，提升熔池存在时间，有利于气孔排除。

铝合金具有密度低、比强度高、耐蚀性强和成型性好等优点, 已经成为高速列车车体轻量化制造的主要材料。激光-MIG复合焊接热输入低、焊接速度快、工艺稳定性高, 是高速列车铝合金车体低变形、高效率、高质量焊接的理想技术。针对高速列车用6 mm厚6082-T6铝合金开展激光-MIG复合焊接工艺特性研究, 系统研究复合焊接工艺参数对焊缝成形及内部气孔缺陷的影响规律, 分析接头的组织特征、硬度分布及力学性能。研究结果表明: 在获得全熔透接头条件下, 激光功率在较大的变化范围内均可获得无气孔缺陷的焊缝; MIG电流显著影响气孔缺陷的分布位置, 当MIG电流大于150 A时气孔缺陷主要分布在焊缝的熔合线附近; 气孔缺陷的含量及尺寸随着焊接速度的增加而显著增加; 热源间距为3 mm左右、保护气流量小于25 L·min-1时均有利于降低气孔缺陷含量。焊缝组织由等轴晶区、柱状晶区、半熔化区和过时效区组成, 电弧作用区的半熔化区和过时效区宽度均大于激光作用区。接头热影响区存在两处明显的软化区域, 分别位于熔合线附近和远离熔合线2~4 mm的区域。接头的平均抗拉强度为255.1 MPa, 达母材的82.3%, 试件断裂于热影响区, 断裂扩展路径基本与熔合线一致, 整体呈现韧性断裂特征。

在铝合金激光-熔化极惰性气体(MIG)复合焊过程中,摆动激光的引入会增强熔滴过渡的稳定性,有效抑制焊接过程中的飞溅,改善焊缝下部激光作用区的成形,使得试板厚度方向上焊缝的尺寸均匀性增强,焊缝的气孔缺陷大大降低。当摆动圆形直径较小(为0.2 mm)时,焊缝气孔率约为2.4%,较常规复合焊(约为7.8%)明显降低。常规激光-电弧复合焊匙孔底部熔池存在明显向下流动的趋势并产生局部涡流,此时在底部聚集的气泡逸出难度较大,因此有较多的气孔残留在焊缝中。当采用较小摆动幅度的激光时,匙孔开口尺寸增大,稳定性增强,并且在匙孔中部有较强的向下的熔池流动,使得熔池底部的气泡快速逸出熔池。

以厚度14 mm的10Ni3CrMoV钢板为研究对象, 对比分析了单MIG和激光-MIG复合焊接作用下的熔滴过渡行为和焊接稳定性, 并考察了焊接工艺参数对焊接成型的影响。结果表明, 小电流和大电流作用下焊缝剖面形状表现为上端半圆形、下端三角形特征, 而激光-MIG复合焊焊缝剖面形状都呈现出Y形, 焊接接头中都未见气孔、夹渣、裂纹、未焊透和未熔合等缺陷存在; 相同激光-电弧间距条件下, 大激光功率小电流和大激光功率大电流作用下的熔深和熔宽都要比小激光功率小电流的大, 且大激光功率小电流和大激光功率大电流作用下的熔深和熔宽随着激光-电弧间距的变化并没有呈现线性变化特征, 小激光功率对熔深和熔宽的影响明显低于大激光功率。 激光-MIG复合焊条件下, 大激光功率小电流(11 KW, 260 A)、大激光功率大电流(11 KW, 420 A)和小激光功率小电流(7 KW, 260 A)作用下适宜的激光与电弧间距分别为1.5~4.5 mm、3~4.5 mm和1.5~3 mm, 在这个范围内焊接过程稳定, 不会出现熔滴飞溅现象, 熔滴过渡形式都为单一射流过渡。

采用Gleeble-1500 热模拟试验机对6063铝合金进行热塑性实验, 确定了合金的脆性温度区间, 并用 SEM、EDS 等测试手段分析热裂纹的产生原因。研究结果表明, 综合Rm-T曲线和Z-T曲线可得到6063铝合金母材的脆性温度区间为460～620 ℃, 表明其具有较高的焊接热裂纹倾向。热输入量增大会使材料热塑性表现为先减小再增大的变化趋势, 热输入3.0 kJ/cm时试样的热塑性达到最低。热输入2.5 kJ/cm下, 在焊缝中没有观察到热裂纹; 热输入增大至3.5 kJ/cm, 试样的焊接热塑性明显增加, 呈现出朝焊缝中心发生纵向开裂的现象; 热输入3.0 kJ/cm下, 裂纹依然表现为从焊缝中心往纵向延伸开裂, 同时在母材的部分区域中形成许多断续分布的微坑。