1. 激光-電弧復(fù)合焊特點

與傳統(tǒng)焊接方法相比，激光焊接由于功率密度高、焊接速度快、焊縫深寬比大、熱輸入量小、熱影響區(qū)小以及焊后變形小等顯著優(yōu)點，已得到廣泛的應(yīng)用。然而，單純激光焊接存在一定的局限性：①受光束質(zhì)量、激光功率的限制，激光束的穿透深度有限，現(xiàn)有的高功率高光束質(zhì)量的激光器價格昂貴;

②采用高功率激光焊接過程中，等離子體控制困難，由于激光焊接過程中形成的等離子體對于激光的吸收和反射，降低能量利用率，導(dǎo)致焊接過程穩(wěn)定性惡化;

③激光焊接熔池凝固速度快，易于產(chǎn)生氣孔、冷裂紋，同時合金元素容易偏析，出現(xiàn)熱烈紋缺陷。

針對這些問題，20世紀(jì)70年代末英國學(xué)者Steen首先提出了激光-電弧復(fù)合焊接的概念，并成為焊接領(lǐng)域研究的熱點。廣義的激光復(fù)合焊主要包括激光-電弧復(fù)合焊(LB-GTAW、LB-GMAW、LB-PAW等)，激光-感應(yīng)熱源復(fù)合焊，激光-電阻縫焊(LB-RSW)復(fù)合焊以及雙激光束復(fù)合焊等。其中，激光-電弧復(fù)合焊接技術(shù)的研究和應(yīng)用*為廣泛。

激光-電弧復(fù)合是指為了滿足材料加工的要求，將激光熱源與電弧熱源相結(jié)合對材料進行加工的一種技術(shù)。作為先進的連接技術(shù)，激光-電弧復(fù)合焊接具有獨特的技術(shù)優(yōu)勢：

1)降低焊接成本。熔融金屬表面的反射率要比固態(tài)金屬表面的反射率低。當(dāng)激光輻射到母材的液態(tài)熔池時，母材能夠吸收更多的激光的能量，提高熔化深度。復(fù)合熱源焊接與同等功率的單獨激光焊接相比平均提高熔深50%以上，保證同等熔深條件下可以提高焊接速度1~2倍。這就意味著降低了激光器的功率等級，提升效率，從而降低焊接成本。

2)改善焊縫成本。激光與電弧復(fù)合焊接所形成的較大熔池，可以改善熔化金屬與固態(tài)母材的潤濕性、消除焊縫咬邊現(xiàn)象。而且激光和電弧的能量都可以單獨調(diào)節(jié)，將兩種熱源適當(dāng)組合即可獲得不同的焊縫深寬比。

3)減少焊接缺陷和改善微觀組織。復(fù)合熱源焊接時能夠有效地減緩熔池金屬的凝固速度，使相變能夠充分地進行，有利于焊接熔池中氣體的逸出，提高焊縫質(zhì)量。減少氣孔、裂紋、咬邊等缺陷。

4)增加適應(yīng)性。電弧的加入增加了工件表面融合區(qū)寬度，使得激光-電弧復(fù)合焊接降低了對裝配間隙、對中和錯邊的敏感性。激光-GMA復(fù)合比激光-GTA復(fù)合提高工藝適應(yīng)性的效果更為明顯。

5)焊接過程更穩(wěn)定。激光GTA復(fù)合焊接時，激光等離子體為電弧穩(wěn)定燃燒提供充足的帶電粒子，使得電弧燃燒穩(wěn)定并吸引電弧，在高速焊接時不易發(fā)生電弧漂移或拉斷現(xiàn)象。當(dāng)激光-GMA復(fù)合焊接時，由于激光和電弧之間的作用使焊接過程變得非常穩(wěn)定，甚至可以實現(xiàn)無飛濺焊接。

6)焊接效率大大提高。激光與電弧復(fù)合能夠提高焊接速度，而且與常規(guī)弧焊相比，比輸入量較小，因此熱影響小，這就意味著焊后變形量較小，相應(yīng)的焊后處理表面工作減少，工作效率提高。

7)更適用于焊接一些特殊材料。當(dāng)采用直流反接時，電弧可在激光焊接之前清潔焊縫表面，去除氧化膜，從而更有利于焊接鋁合金。

一般來講，激光與電弧的聯(lián)合應(yīng)用有兩種方式。一種方式是沿焊接方向，激光與電弧以一定距離前后串行排布，兩者之間分離，不存在激光等離子與電弧等離子相互作用。