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随着制造业的发展,高强铝合金在航天、汽车、船舶等领域广泛应用。铝合金具有较高的导热率的特点,对于中厚板铝合金高质量高效率的焊接方法的研究就显得尤为重要。光纤激光-MIG复合焊接方法极大的增加了焊接工艺的适应性,改善焊缝成形,提高焊接接头的质量,提高焊接效率。近年来,随着高功率光纤激光器的发展,该技术受到广泛的关注和研究,深入研究激光与电弧的相互耦合机理,对于优化焊接过程,提高焊接质量有着重要意义。研究了高强铝合金光纤激光-MIG焊接过程中激光对脉冲MIG电弧的影响,结果显示:MIG焊接电流IM=150A时,出现短路过渡为主的混合过渡形式。激光作用在熔池前方形成匙孔,根据最小电压原理,激光作用形成匙孔,匙孔附近大量的等离子体持续的发射电子,形成一个较稳定的阴极斑点,阴极斑点与焊丝末端的阳极区之间形成一条抛物线型的导电通道,维持基值状态下电弧的燃烧。随着激光功率的增加,短路过渡现象几乎消失,减少了熔池外溢的现象,减少了焊接飞溅。探讨了光纤激光-MIG复合焊接过程的稳定性,建立了高强铝合金光纤激光焊接、光纤激光-MIG复合焊接匙孔受力模型。统计计算MIG焊接和光纤激光-MIG复合焊接的电压标准差,结果表明复合焊接电弧的电压标准差值比MIG焊接电弧电压标准差值小,表明光纤激光-MIG复合焊接过程更稳定。光纤激光-MIG复合焊接时匙孔前沿壁面与竖直方向的夹角变大,该角度的增大使匙孔后沿壁面的动态蒸气压力均匀降低,从而使匙孔后沿壁面变得光滑,匙孔稳定性提高,不再坍塌。进行8 mm厚7075-T6高强铝合金光纤激光-MIG复合焊接工艺试验。试验表明:电弧能量为主时,当保持焊接速度v=0.51m/min,总能量P=6892W,能量比η在1.23-1.65之间,得到焊缝正面与反面表面成形质量最优,实现熔透,达到阈值。激光能量为主时,v=2m/min总能量P=9842W,能量比η在0.64-0.93范围之间得到的焊缝均实现熔透,达到阈值。进一步对8 mm7075-T6高强铝合金光纤激光-MIG复合焊接工艺参数的优化,得到8 mm7075-T6高强铝合金光纤激光-MIG复合焊接工艺区间,通过对优化后的对接焊缝进行X射线检测,结果表明,当MIG电弧能量为主时,焊接电流IM为170A-190A,激光功率PL在2.7-3.1k W,焊接速度v=0.51m/min时得到气孔较少的对接焊缝;当激光能量为主时,焊接电流为190A-210A,激光功率为5.1-5.3k W,焊接速度v=2m/min,得到无气孔的对接焊缝。电弧能量为主时,焊接IM=230A、P=4.2k W、LDF=-3mm、LLA=3mm、v=0.6m/min,得到了成形较好的对接焊缝,抗拉强度最高为345 MPa,焊接接头系数为62.73%,断后伸长率为1.04%,电弧能量为主时,热输入大,温度梯度小,冷却速度慢,有利于柱状晶的生长。激光能量为主时,当焊接电流IM=210A,激光功率PL=5.1k W,v=1.6m/min得到的焊缝质量较好,抗拉强度最高为365 MPa,焊接接头系数为66.36%,断后伸长率为1.24%,激光能量为主时接头柱状晶更细短。