激光-电弧复合焊接技术及其应用
激光-电弧复合焊接技术研究本科毕业论文
编号本科生毕业论文毕业论文中文题目The Subject of Graduation Project学生姓名专业机械设计制造及其自动化学号指导教师学院机电工程学院摘要本文在对激光-电弧复合焊接技术研究现状总结的基础上，对复合热源焊接技术进行了工艺基础及应用的研究。
激光器-MAG焊机进行了复合焊接试验。
本文采用YAG -MAG激光电弧和CO2试验中主要对激光功率、电弧功率及保护气体对熔滴过渡的影响进行了研究。
结果表明：在一定的焊接工艺条件下，焊缝熔深主要由激光功率影响，焊缝熔宽主要由电弧功率影响。
电弧对熔深影响不大，但电弧电流过大时，焊接熔深反而减小，主要是由于电流过大时熔滴过渡方式改变，等离子体和熔滴对激光产生屏蔽和阻碍，使激光能量减弱。
实验数据表明：当激光功率为2.5kW，焊接电流为180A时较为理想；焊接速度在1.2~1.4m/min左右时，焊缝形貌较好，激光与电弧耦合效果最佳，焊缝成形系数较低，熔滴过渡、电信号波形稳定。
关键词：激光-电弧复合焊接等离子体熔滴过度保护气体ABSTRACTIn this paper, on the basis of summarizing hybrid welding technique,aprogram of experimental work was undertaken to investigate the hybridlaser–MAG welding process and its application.This paper uses YAG laser-MAG and COlaser and MAG welding machine to2do the hybrid welding test. The effects of laser power, arc voltage, arccurrent and shielding gas on bead profile and droplet transfer are studied.The results indicate that under certain conditions of welding, the arcpower mainly affects the weld width, the laser power is the main effectof the composite weld penetration. Arc current has little effect on thewelding penetration, but the welding penetration decreaces when arccurrent is too large. Because the plasma and droplet shield serpower is 2.5kW, 180A is the required welding current; the welding speedat 1.2~1.4m / min, so the better appearance is visible. The laser and arccoupling effect is in the best state, weld reinforcement shape coefficientin stability, droplet transfer and the electrical signal are in stability.Key words: laser-arc hybrid welding laser-induced plasma droplettransfershielding gas第一章绪论为了解决传统焊接中遇到的一系列问题，于20世纪80年代初期，英国学者W.M.Steen 首先提出了激光与电弧复合焊接这一全新的焊接形式。
大功率固体激光-电弧复合热源焊接技术与成套装备
大功率固体激光-电弧复合热源焊接技术与成套装备
激光-电弧复合热源焊接技术是当前焊接领域最热门且极具推广应用前景的一种高效率、低变形、高质量的新型焊接技术，该焊接技术兼容了激光焊和电弧焊的各自优点而又弥补了各自的缺点，应用范围广、工艺适应性强，可很好低解决传统弧焊方法无法解决的单面焊双面成型、焊接变形、焊接效率及接头质量等困扰弧焊焊接生产的若干问题。
与传统弧焊相比，焊接效率可提高1-4倍（取决于材料及板厚）、焊接变形减少40%以上，能显著地提高产品质量和生产效率、减少焊接工位数量和厂房投资、改善工人劳动强度和环境，是未来高端装备制造业中传统焊接制造技术升级改造和智
能化焊接的理想解决方案。
哈尔滨焊接研究所是我国最早从事大功率（≥2kW）固体激光-电弧复合热源焊接技术研究的单位，拥有以中国工程院院士为首的国内一流的科研开发团队和先进的激光加
工技术中心，从事激光-电弧复合焊接技术研究十余年，已掌握了大功率固体激光-电弧复合热源焊接核心技术及装备集成技术，技术成果已经在我国工程机械、军工、航空航天等领域获得了推广应用，并成功地为我国工程机械行业某知名企业研制集成了我国第一套在焊接生产线上使用的大功
率固体激光-熔化极电弧复合焊接装备，填补了国内空白。
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哈尔滨焊接研究所在激光-电弧复合热源焊接领域秉承以重大工程及行业技术需求为导向，以国家重大课题及专项的科研成果为技术支撑，以雄厚的理论基础及技术储备为保障，可依据不同材料、板厚、结构及实际工况条件，可为客户设计包括“材料、工艺、冶金、成套设备”在内的成套化激光-电弧复合焊接技术解决方案。
【涨知识】激光电弧复合焊接技术
【涨知识】激光电弧复合焊接技术长期以来，激光焊接和电弧焊接两种工艺由于能源传输的物理过程和能源流动的方式不同，都有其各自的特殊应用领域。
激光焊接工艺的热影响区非常窄，焊缝的深宽比也很高，具有较高的焊接速度，但由于焦点直径很小，所以焊缝桥接能力很差。
电弧焊工艺能源密度较低，但可以在表面形成较大的聚焦点，缺点是工艺速度较慢。
如果将这两种工艺结合起来，结果会怎样呢？事实证明，两种工艺的混合焊接工艺可以获得非常好的综合效应，在焊接质量、生产工程和生产成本等方面都有明显的优势，因此在汽车工业中得到了广泛应用。
激光复合焊开发早在20世纪70年代，将激光光束和焊接电弧融合到一起形成焊接工艺的方法就已经为人知晓，但是，此后很长一段时间，人们并没有对这种工艺进行进一步研发。
不过，最近研究人员又开始把目光转向这种工艺，试图再将电弧焊接的优势与激光焊接的优势结合起来，形成一种混合型的焊接工艺。
在早些时候，激光器是否适合工业使用尚待证明，而今天，在许多生产企业里，激光器几乎已经成为一种标准设备。
将激光焊接工艺与另外一种焊接工艺相结合，被称为“激光混合焊接工艺”，即激光束和电弧同时在一个焊接区域内起作用，二者相互影响、相互支持。
激光焊接不仅需要强大的激光功率，而且还需要高质量的激光束，这样才能获得理想的“深焊缝效应”。
例如大众汽车公司目前正在进行的项目就使用灯泵浦固体激光器，激光光束的功率为4kW，激光通过水冷600mm玻璃纤维进行传输，激光束通过焦距为200mm/220mm的调焦模块投射到待焊工件上。
激光电弧混合焊接工艺是将激光焊与电弧焊这两种焊接工艺有机地结合起来，从而获得了优良的综合性能，提高了效率/成本比。
如1.5mm+2.0mm AlMgSi1接头激光混合焊接的焊接速度可以达到8.1m/min，并且只需使用4kW的固体激光源。
当利用激光混合焊接工艺焊接金属工件时，钕钇铝石榴石激光束进行聚焦后获得强度为106W/mm2 的光束。
激光电子束焊接
激光-电弧复合焊接和电子束焊接的发展和应用摘要：介绍了激光-电弧复合焊接和电子束焊接的方法，着重介绍了激光-电弧复合焊接和电子束焊接的原理，激光-电弧复合焊接方式，电子束与其他焊接方法复合的焊接方式，以及他们的发展和应用。
关键词：激光；电子束；接头；焊缝；应用0引言激光焊接以其能量密度高、焊速快、变形小、熔深大和易实现自动化等优点而被广泛应用于各种结构件的焊接。
但是，与其他焊接热源一样，激光焊也有其缺点：设备投资大，能量利用率低，焊前的准备工作要求高，接头中易产生气孔、裂纹、咬边等缺陷。
为避免单独激光焊所存在的问题，激光-电弧复合焊是最好的选择。
本文就激光-电弧复合焊接与电子束焊接技术的发展与应用做了简要的论述。
1起源激光-电弧复合焊将激光焊和电弧焊两种工艺相结合，取长补短发挥各自优势，不仅能获得好的焊接质量和生产效益，而且还能降低成本，实现高效、优质的焊接。
近年来，随着电弧焊设备和激光器性能的提高，激光-电弧复合焊技术的发展日新月异，已成为激光焊接研究的热点。
电子束的发现迄今已有100多年的历史。
电子束焊接技术起源于德国，1948年前西德物理学家K．H．Steigerwald首次提出电子束焊接的设想；1954年法国的J．A．Stohr博士成功焊接了核反应堆燃料包壳，标志着电子束焊接金属获得成功；1957年11月，在法国巴黎召开的国际原子能燃料元件技术大会上公布了该技术，电子束焊接被确认为一种新的焊接方法；1958年开始，美国、英国、日本及前苏联开始进行电子束焊接方面的研究，20世纪60年代后，我国开始从事电子束焊接研究。
随着航空、航天、微电子、核能、交通运输及国防工业的飞速发展，各种高强度、高硬度、高韧性的铝合金、镁合金、钛合金和耐高温合金等金属材料以及复合材料广泛应用，加之构件形状日趋复杂化，对焊接工艺、加工精度和表面完整性提出了更高的要求。
传统的焊接工艺难以适应高技术制造领域的发展趋势，对这些材料采用包括电子束焊接在内的高能束焊接技术优势较大。
复合激光焊接工艺
复合激光焊接工艺：
复合激光焊接工艺是一种结合了激光焊接和电弧焊接的工艺方法。
这种工艺方法利用激光的高能量密度和电弧的深熔穿透能力，实现了高效率、高质量的焊接。
在复合激光焊接工艺中，激光和电弧同时作用于焊接区域，激光提供高能量密度，电弧提供足够的热源来扩大熔深。
这样可以提高焊接速度和焊接效率，同时减少焊接缺陷，提高焊接质量。
复合激光焊接工艺具有以下优点：
1.高效性：复合激光焊接工艺结合了激光和电弧两种热源，可以同时利用两种热源的
优势，提高焊接速度和效率。
2.优质性：复合激光焊接工艺可以实现深熔焊和高速焊，提高了焊接质量，减少了焊
接缺陷。
3.灵活性：复合激光焊接工艺可以适用于多种材料和厚度，可以根据不同的需求调整
工艺参数。
4.可重复性：复合激光焊接工艺可以重复进行相同的焊接操作，提高了生产效率和质
量。
5.环保性：复合激光焊接工艺不需要填充材料，减少了焊渣和有害气体的产生，有利
于环保。
激光电弧复合焊接技术讲解
激光电弧复合焊接技术Laser-Arc H y brid Weldin g Technolo gy北京航空制造工程研究所朱轶峰董春林[摘要]介绍了一种激光电弧复合焊接技术, 阐述了此技术的原理、设备、优势及其应用前景。
关键词:激光电弧复合焊接设备应用前景 [ABSTRACT ]A Iaser-arc 1y brid weIdin g tec1-noIo gy is introduced. Its p rinci p Ie , e g ui p ment , advanta g es and a pp Iication p ros p ect are described.Ke y words :Laser-arc h y brid weldin g E g ui p mentA pp lication p ros p ect激光作为高能束流热源吸引了越来越多工程技术人员的注意, 从去年的第七届阿亨国际焊接会议上可以看出, 激光焊接已经成为国际焊接界的关注热点。
而激光电弧复合焊接作为其中的新兴技术引起了工程界、企业界的广泛重视, 在欧美和日本先后有多家汽车制造厂和造船厂斥资投入这方面的研究, 并有厂家率先进入了工程化应用阶段[1]。
1原理由于激光的能量密度很高 (可高达 107W /cm 2 ,因此激光焊接的速度快, 焊接深度深, 热影响区小, 可以进行精密焊接。
利用聚焦良好的激光束可进行金属、塑料以及陶瓷的焊接, 并已用于印刷、精密机械等行业。
采用深熔焊接技术 (即穿孔焊接 , 大功率的激光束流一次焊接金属材料厚度可达 20mm 以上, 同时具有比较高的焊接速度, 热影响区比较小。
由于激光束流比较细小, 因此焊接时对拼接接头的间隙要求比较高 (<0. 10mm , 熔池的搭桥能力 (Ga p Brid g in g AbiIi-t y比较差, 同时由于工件表面的强烈反射影响了束流能量向工件的传递, 高能激光束导致熔池金属的蒸发、汽化、电离, 形成光致等离子体, 严重影响了焊接过程的稳定性, 因此焊接过程中激光的实际能量利用率极低。
激光复合焊工作原理【详解】
激光复合焊接技术中应用较多的是激光-电弧复合焊接技术，主要目的是有效的利用电弧能量，在较小的激光功率条件下获得较大的熔深，同时提高激光焊接对接头间隙的适应性，降低激光焊接的装配精度，实现高效率、高质量的焊接过程。
例如，激光焊与TIG/MIG电弧组成的激光-TIG/MIG复合焊，可实现大熔深焊接，同时热输入比TIG/MIG电弧大为减小。
激光与电弧联合应用进行焊接有两种方式。
一是沿焊接方向，激光与电弧间距较大，前后串联排布，两者作为独立的热源作用于工件，主要是利用电弧热源对焊缝进行预热或后热，达到提高激光吸收率、改善焊缝组织性能的目的。
二是激光与电弧共同作用于熔池，焊接过程中，激光与电弧之间存在相互作用和能量的耦合，也就是我们通常所说的激光-电弧复合热焊接。
单独使用激光焊时，由于等离子体的吸收与工件反射，能量利用率低。
母材处于固态时对激光的吸收率很低，而熔化后对激光的吸收率可高达50%~100%。
激光与电弧复合焊接时，TIG或MIG电弧先将母材熔化，紧接着用激光照射熔融金属，提高母材对激光的吸收率，可以有效利用电弧能量，降低激光功率。
这就意味着可以减少激光设备的投资，降低生产成本。
扩展资料：激光复合焊接的技术要领：一，概述激光（Laser）是利用辐射激发光放大原理而产生一种单色、方向性强、光亮度大的光束经透射或反射镜聚焦后获得高密度功率的能束。
它可用于焊接、切割和材料表面处理的热源。
激光焊（LW）是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密的焊接方法。
按照激光发生器工作性质的不同激光分为固体、液体、气体、半导体等激光；按照激光对工件的作用和激光器输出能量的不同激光焊可分为连续激光焊和脉冲激光焊；按照激光聚焦后光斑作用在工件上的功率密度激光焊可分为传热焊（熔透焊）和深熔焊（锁孔焊、穿孔焊、小孔焊）。
激光焊机主要由激光器（核心部分，目前主要是YAG固体激光器和CO2气体激光器）、光束传输和聚焦系统、焊炬、工作台、电源和控制装置、气源、水源、操作盘数控装置等组成。
中科煜宸激光厚板激光电弧复合焊接
激光-电弧复合焊的原理是：由激光和电弧共同作为焊接热源，并且同时作用在同一个工件上。
电弧可以加热被焊的金属表面，不仅可以使工件内部的气孔溢出而且可以使工件达到其熔点并使其熔化，进而减少了金属表面对激光的反射率。
当激光照射在被焊的金属表面时，会在被焊金属的上方产生一层等离子气体云，激光此时会被焊材吸收。
所以，此种焊接方法不仅可以提高激光的利用率，而且也会获得较大的熔深，焊接过程的熔滴过渡也更加的稳定，所以激光-电弧复合焊接不仅拥有传统焊接方法的焊接优点，也具备激光焊接的焊接优点，同时克服了其他焊接方法的缺陷。
由于激光-电弧复合焊在经济上以及技术上的优势，此种焊接方法在工业等领域运用的更加广泛，尤其是在造船业和汽车行业。
因为船体用钢大多数都为厚板，利用激光-电弧复合焊接可以实现单道成型，与其他的电弧焊接方法相比效率更高，生产周期更短，并且激光电弧复合焊接可以实现全位置焊接，可以有效降低各种焊接缺陷，如图1所示。
图2所示是德国大众汽车车身的激光-MIG电弧焊接。
图1 激光-电弧复合焊接在船体中的应用图2 德国大众汽车激光—MIG复合焊接为了进一步的推广激光-电弧复合焊接技术，中科煜宸创造性的将这种复合焊接技术应用在了厚板的焊接中，在保证焊接成本的同时，也达到了更好的焊接质量，焊缝的强度远远高于母材的强度。
EH36属于低合金高强钢，具有高强度、高韧性，现在已经逐步成为我国造船业常用钢。
这种钢板的焊接性很差，主要采用埋弧焊等传统的焊接方法进行焊接，虽然满足了国际的标准要求，但是其接头的韧性，抗拉强度并不是很好。
EH36钢的激光-电弧复合焊接实验结果表明：该方法不仅可以保证板子背部焊透，变形小，还可以获得良好的焊缝成形，且焊后接头强度高于传统焊接方法；在另一方面，也极大的提高了焊接生产效率。
中科煜宸采用激光-电弧复合焊接实现了14mmEH36钢板单道成形的对接焊接（如图3所示），焊缝成形良好，综合性能优良。
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哈尔滨工业大学 激光-电弧复合焊接技术及其应用
学生： XXX
学号： XXXXXX 班级： XXXXXX
2013年 月 日 1
摘要：结合国内外激光-电弧复合焊的研究现状，概括了激光-电弧复合焊的特点、激光电弧复合方式。介绍了激光-电弧复合焊接技术特点、阐述了此技术的原理、优势及其应用前景。 关键词：激光-电弧复合；焊接；应用
激光焊接以其能量密度高、焊接速度快、变形小、熔深大和易实现自动化等优点而被广泛应用于各种结构件的焊接。但是，与其他焊接热源一样，激光焊也有其缺点：设备投资大，能量利用率低，焊前的准备工作要求高，接头中易产生气孔、裂纹、咬边等缺陷。为避免单独激光焊所存在的问题， 激光-电弧复合焊是最好的选择。激光-电弧复合焊将激光焊和电弧焊两种工艺相结合，取长补短发挥各自优势，不仅能获得好的焊接质量和生产效益， 而且还能降低成本，实现高效、优质的焊接[1]。
0 背景及基本原理 激光电弧复合焊接始于20世纪70年代末，由英国伦敦帝国大学学者W.M.Steen首先提出，但直到最近几年，由于工业生产的需要，才逐步成为国际焊接界的关注焦点，并得到了广泛重视。目前，作为一种新兴焊接技术，在德国、日本等发达国家已先后进入了工业化应用阶段。 激光-电弧复合焊接的原理如图1所示，激光与电弧同时作用于金属表面同一位置，焊缝上方因激光作用而产生光致等离子体云，等离子云对入射激光的吸收和散射会降低激光能量利用率，外加电弧后，低温低密度的电弧等离子体使激光致等离子体被稀释，激光能量传输效率提高；同时电弧对母材进行加热，使母材温度升高，母材对激光的吸收率提高，焊接熔深增加。另外，激光熔化金属，为电弧提供自由电子，降低了电弧通道的电阻，电弧的能量利用率也提高，从而使总的能量利用率提高，熔深进一步增加[6]。激光束对电弧还有聚焦、引导作用，使焊接过程中的电弧更加稳定[2]。 2
多年的复合热源焊接基础研究，证明了激光-电弧复合焊接热源的优势和工业应用的可行性，国内外多家研究机构和企业同时开展了专用设备的研制。哈工大的陈彦斌教授研制了一种利用空心钨极尖端产生电弧，激光从空心钨极中间穿过环状电弧到达工件表面的CO2激光-TIG同轴复合焊炬；兰州理工大学的樊丁与日本大阪大学的中田一博等人联合设计YAG激光-脉冲MIG电弧复合焊炬[8]；清华大学的张旭东、陈武柱申请了激光-电弧同轴复合焊炬的专利。但国内还没有出现商业化的激光-电弧复合焊接设备。国外从事这方面的研究机构较多，如德国的Fruanhofer 激光技术研究院(ILT);、英国的焊接研究所（TWI）、乌克兰巴顿焊接研究所（Paton）、日本三菱重工等。在日本及欧美一些发达国家，由于工业上的需求，各式的实用复合焊炬已应运而生，比较著名的激光-电弧复合焊专用设备的生产厂家有HIGHYAG 和Fronius。其典型复合焊炬产品如图2所示。
1 激光-电弧复合热源焊接的特点 激光-电弧复合热源焊接是将电弧与较小功率的激光配合一起从而获得大熔深的焊接方法。它是将两种物理性质、能量传输机制截然不同的热源复合在一起，
图1. 激光-电弧复合焊接原理 图2. 工业用复合焊炬产品 3
共同作用于工件表面，从而实现对工件进行加热完成焊接的过程。采用激光与电弧的复合方式可以充分地发挥两种热源的优势，弥补双方的不足，是一种新型、优质、高效、节能的焊接方法。在同等条件下，激光-电弧复合焊比单一的激光焊或电弧焊具有更强的适应性，焊缝的成型性更好。其优点如下[3]： (1) 提高了焊接接头的适应性。由于电弧的作用降低了激光对接头间隙的装配精度的要求，因此可以在较大的接头间隙下实现焊接。 (2) 增加了焊缝的熔深。在激光的作用下电弧可以到达焊缝的深处，使得熔深增加。其次由于电弧的作用会增大金属对激光的吸收率也是熔深增大的原因。 (3) 改善焊缝质量，减少焊接缺陷。激光的作用使得焊缝的加热时间变短，不易产生晶粒过大而且使热影响区减小，改善焊缝组织性能。由于在电弧的作用下复合热源能够减缓熔池的凝固时间，使得熔池的相变充分的进行，而且有利于气体的溢出，能够有效地减少气孔、裂纹、咬边等焊接缺陷。 (4) 增加焊接过程的稳定性。由于激光的作用在熔池中会形成匙孔，它对电弧有吸引作用，从而增加了焊接的稳定性。而且匙孔会使电弧的根部压缩，从而增大电弧能量的利用率。 (5) 提高生产效率，降低生产成本。激光与电弧的相互作用会提高焊接速度， 由于电弧的作用使得用较小功率的激光器就能达到很好的焊接效果，与激光焊相比可以降低设备成本。
2 激光-电弧的复合方式 激光-电弧复合热源使用的激光器一般有CO2激光器和Nd:YAG激光器。根据激光与电弧的相对位置不同可分为[3]：同轴复合，即激光与电弧处于同轴共同作用于工件的同一位置；旁轴复合，即激光束与电弧以一定的角度共同作用于工件的同一位置。激光与电弧的旁轴复合根据不同情况又可分为激光在电弧前和激光在电弧后两种。激光与电弧的相对位置不同会对焊缝的表面成形和内部的性能产生重大的影响。高志国等[4]对激光-MIG复合焊中激光与电弧前后位置对焊缝成形影响4
的研究表明，激光束在电弧前，焊缝的上表面成形均匀且饱满美观，特别是在焊接速度较大的情况下效果更明显；而电弧在激光束前，焊缝的上表面会出现沟槽。通过对焊缝的成分及性能进行分析，得知两种情况下Mg元素含量都是从焊缝上部到下部递增，而激光在电弧前焊缝上部的硬度小于下部，激光在电弧后焊缝上部的硬度大于下部的硬度。出现这种情况的原因是电弧在后时，热源作用面积大，热源移走后焊缝冷却慢而有利于熔池中的气体溢出，因此成型好；而且电弧热源作用于激光后相当于对焊缝进行一次回火而其热量不能传输到焊缝较深处，故而下部未回火，因此焊缝上部的硬度小于下部。 不仅激光与电弧的前后不同对焊接过程有影响，激光与电弧的间距不同对焊接过程也有影响。胡连海等[6]的研究表明，激光与电弧间距对激光复合焊熔滴过度有影响，在高速MIG焊接时熔滴过度很不稳定，而激光-MIG复合焊接时，由于激光等离子体对熔滴的热辐射作用和对电弧的吸收作用改变了电弧的形态及相应的熔滴的受力状态， 使得熔滴的过渡过程发生了变化，对于不同的焊接电流，存在不同的最佳激光与电弧间距。在最佳间距下，熔滴过度形式为单一的稳定射流过度，电流电压恒定，焊缝成形良好[1]。 根据电弧的不同，目前激光-电弧复合焊方法主要有： (1) 激光-TIG复合焊。它的焊接速是激光焊的几倍以上，多数用于薄板高速焊，也可用于不等厚材料对接焊缝的焊接。这种复合方法是激光复合焊中最早进行研究的。Matsuda 等研究表明，当焊速为0.5~5 m/min时，用5kW的激光配合300A的TIG电弧其熔深是单独5 kW激光焊接熔深的1.3~2.0倍，而且焊缝不出现咬边和气孔的缺陷。Avilov应用“阳极间隙法”测量电流密度,结果表明，在电弧复合激光作用之后，其电流密度得到明显的提高。 (2) 激光-MIG复合焊。利用填焊丝的优势可以改善焊缝的冶金性能和微观组织结构， 常用于焊接中厚板。因此这种方法主要用于造船业，管道运输业和重型汽车制造业。在德国已将这种复合技术研制到了实用阶段，Fraunhofer 研究所已研制出一套激光-MIG复合热源焊接储油罐的焊接系统， 它能有效地焊接5~8mm厚的5
油罐。 (3) 激光-等离子复合焊。激光与等离子复合一般采用同轴复合方式。等离子弧具有刚性好、温度高、方向性好、电弧易引燃等优点，非常有利于进行复合热源焊接。Blundell等人采用激光-等离子复合焊高速焊接0.16mm厚的镀锌板时发现， 焊接时电弧非常稳定，即使是在90 m/min时电弧也很稳定而且不会出现单纯激光焊接时的缺陷， 而单独激光焊接时在48 m/min时就会出现电弧不稳现象而且还会出现焊接缺陷[1]。
3 激光-电弧焊接的应用[2] 3.1 在汽车工业中的应用 汽车行业中，随着车辆运输设备朝着轻量化发展，车身框架结构中也更多地引入了铝、铝镁等轻质合金，其旨主要为了节约能源，减少污染，改善车辆机动性能以及车身材料的再生性。典型的铝合金车型有德国大众的Audi A2、A8及日本本田的NXS，大众的新款Audi A8更是采用了全铝合金框架结构。在铝合金车身焊接
图3. Audi车身横向顶框激光-电弧复合焊缝 图4. 辉腾车型前车门及搭接复合焊缝 6
中，以前主要采用激光焊和熔化极气体保护焊，随着激光-电弧复合焊工艺的成熟，车身焊缝复合焊所占比例也逐步上升。Audi A8车身焊缝中有4.5m长激光-电弧复合焊，主要分布在车架的横向顶框上，如图3所示。其激光输出功率为3.8kW，焊接速度3.6m/min，送丝速率4.5m/min。辉腾(plaeton)系列车身中，所有的车门都采用了复合焊接.，图4为其前车门结构示意图，这些车门焊缝总长4980mm,7处为熔化极气体保护焊，焊缝长380mm；11处为激光焊，焊缝长1030；48 处为复合焊，焊缝长3570mm。 激光-电弧复合焊接在汽车制造业中是一种全新的连接技术，两者能量的协同优化作用，使得应用愈来愈广，特别是在代替原来激光焊接焊前装配要求很严格或是焊接性能不可能达到要求的部位。通过选择不同的工艺参数，获得需要的焊缝形貌及其结构组成，电弧部分通过填充焊丝增加焊缝桥接能力，降低焊前装配要求，而激光增加熔深，两者的复合，工艺更加稳定。宽广的应用和工艺的低适应性，使得复合焊在汽车制造中减少设备成本投入，缩短生产周期，降低生产成本，对提高生产力起到了显著的效果[2]。
3.2 在造船业中的应用
一般船体结构中，钢结构占主体，传统的焊接方法为手工电弧焊和MIG/MAG焊(见表1);，但效率较低。激光-电弧复合焊接是一种实效的连接方法，它在美国海军连接中心(NJC)和爱迪生焊接研究所(EWI)的“船体结构复合热源焊接”合作项目中得到证实。 NJC/EWI针对船体结构件的复合热源焊接技术进行了系统的研究，在船体的结构件焊接过程中对激光-MIG 复合热源焊接与常规焊、激光焊进行比较研究，研究内容包括了焊接效率、材料特性、接头形式、焊缝变形等多方面。焊缝接头通过弯曲、拉伸等试验，证明激光电弧复合焊技术完全满足美国海军典型船结构材料焊接结构的要求。图5为常规焊、激光焊接和复合热源焊接的试验结果对比。在焊接结果中可明显看出激光-MIG 复合热源焊接的优势。