1、激光焊机理及研究现状

激光焊接的机理就是将具有高功率密度的激光束经过聚焦后照射到被焊金属工件表面，激光束将能量传递给被焊工件，并与焊件表面的金属产生相互作用，使之产生热能，此热能将金属表面熔化，然后经过冷却结晶形成焊缝[10]。根据激光焊接机理可将激光焊分为热传导焊和激光深熔焊[13]

目前的激光器主要是CO2激光器、YAG激光器以及半导体激光器,由于研发时间较早,技术相对完善,在各领域上都有着相当普及的应用[14]。

2、激光-MIG复合焊机理及研究现状

20世纪70年代末，英国帝国大学的学者WMSteen首先提出了复合热源焊接这一概念，它是通过把一定形式的稳定燃烧的电弧来辅助激光形成复合热源来对工件进行焊接，在早期的研究显示，激光－电弧复合热源在增加熔深，加快焊接效率，降低成本等方面都有着显著的好处。随着激光－电弧复合焊研究的不断进展，激光－电弧复合热源焊接的优点也不断被挖掘和体现出来。同单独的电弧焊接比较，激光－电弧复合焊的热输入比较低，焊缝及热影响区较窄，焊接变形较小，焊接速度较大，熔深大；同单独的激光焊接相比较，搭桥能力有了显著提升，在装配精度的方面的要求降低，同时由于电弧的引入，焊接过程中激光的稳定性显著增加，可以有效降低咬边以及气孔等缺陷的出现。[15]

3、激光-MIG复合焊接的特点

相比较于激光焊接，激光-MIG复合焊具有以下特点[16]

（1）增强工艺适应性。激光-MIG复合焊中由于MIG电弧的辅助作用，热源加热的范围得到了增加，熔池体积随之加大，桥接能力也随着液态金属增多而变强，因此可显著降低对被焊工件装配精度的要求，使得由装配间隙、错边对激光-MIG复合焊造成的不利作用得到大幅缓解。

（2）改善焊缝成形。由于激光-MIG复合焊熔池较大，可以显著提高液态金属与固体母材的润湿性，因此可阻止产生咬边等缺陷。此外通过对激光和MIG电弧的能量进行不同比例的搭配，还可得到不同深宽比的焊缝。同时，如果工件对接间隙在达到1.5mm时，激光-MIG复合焊仍具有很好的外观成型。焊缝成型是焊接质量的一个极为重要的体现，同单纯的激光焊接相比较，激光-MIG复合焊良好的焊缝成型能够极大提高接头的延伸率以及抗疲劳性能等。

（3）提升焊接接头质量。由于MIG电弧的加热面积相对较大，激光-MIG复合焊相比较于单纯激光焊来说，能够做到焊接热影响区更大、温度梯度更小、冷却速度更小等，由于这一特点的存在，使得其可明显增加复合热源焊接时熔池液态金属的凝固时间，这样一来不仅可以提升相变过程进行的程度，同时也对熔池中气体的逸出起到了促进作用，因此便能减少裂纹、咬边、气孔等焊接缺陷的发生，改善接头及组织的力学性能。

（4）稳定电弧。在利用小电流和高速焊接进行MIG电弧焊接时，极易由于各种因素的影响使得工艺过程发生强烈地，弧根发生飘移，电弧阴极或阳极斑点发生强烈地跳跃，在一定程度上造成工艺极不稳定的同时伴随着驼峰、咬边等焊缝缺陷的产生。在此基础上加入小功率的激光后，高能量密度的热源可为MIG电弧的稳定燃烧提供充足的带电粒子，因而可以有效地抑制电弧跳跃的发生。

4、高氮钢激光-MIG复合焊研究现状

由于激光-MIG复合焊接方法结合了两种热源的优点，有利于高氮奥氏体不锈钢的焊接，其优越性已经得到国内外学者的广泛重视，已有很多学者对此进行研究。中国兵器科学研究院宁波分院的马志华工程师[17]利用激光-MIG复合焊接工艺，对20mm高氮奥氏体不锈钢进行对接试验，焊接工艺为双面焊、单道焊。焊后对焊接接头进行微观组织、硬度、力学性能等进行测试。结果表明高氮钢激光-MIG复合焊焊接接头截面形貌类似于双漏斗状，由两侧较宽的激光－电弧作用区以及中间较窄的激光作用区组成，由于中部仅受激光作用，中部区域晶粒比两侧更细小且复合焊接热影响区和焊缝组织均为奥氏体和少量的铁素体。高氮钢复合焊接接头热影响区较窄，软化区较小，硬度较为均匀，焊接接头抗拉强度达到母材的93.8%，断裂于焊缝区，为初性断裂。其对高氮钢激光-MIG复合焊接的研究局限在较窄的工艺参数范围，而未对各工艺因素对接头缺陷及性能的影响进行研究，因此高氮钢激光-MIG复合焊接工艺仍需要深入探究。