国内市场对中厚板激光-MAG焊接方法的需求越来越大,尤其是在海洋平台、压力容器、管道等行业,其具有大熔深、高效率、小变形、高装配误差适应性等优点。目前,国内没有关于激光-MAG复合焊炬的成熟产品,这阻挠了该焊接方法的推广。海洋平台上的重载塔吊,其40mm厚碳钢板工字梁需要施焊,由于开K型坡口,不具有对称性,其根部容易产生焊不透,未熔合等焊接缺陷。本文对福尼斯、伊萨等海外公司的复合焊炬产品以及国内高校的复合焊炬进行调研,确定激光-MAG复合焊炬设计的原则及要点,然后利用三维建模软件对复合焊炬进行设计及功能验证,加工、组装及施焊。以6mm厚Q345钢板材为研究对象,研究了激光-MAG复合焊对对接焊装配误差的适应性。通过堆焊的方式研究了不同先导模式及光丝间距对电弧形态、焊缝成形的影响规律。以20mm厚Q345钢板材为研究对象,研究坡口参数变化对接头成形的影响,设计K型坡口,研究激光功率、焊接电流、焊接速度对焊接接头形貌的影响,并提出抑制K型坡口根部缺陷的措施。对激光-MAG复合堆焊熔滴过渡行为进行研究,发现焊接电流变化对熔滴过渡有很大的影响,激光的加入使得射流过渡阈值电流降低,激光对熔滴过渡既有阻碍作用,又有促进作用。光丝间距过大或过小都会使熔滴过渡频率降低。相对于激光先导模式的混合过渡模式,电弧先导为单一的射滴过渡。对焊接过程电信号进行监测,通过变异系数及概率密度图来表征研究焊接过程稳定性。对30°坡口内MAG焊及激光-MAG焊的电信号进行分析,发现激光具有稳弧作用。研究K型坡口激光-MAG双面焊横焊工艺及熔池下淌缺陷抑制机理。对双面焊焊接接头非均匀性进行研究。研究双面焊接头热影响区组织及焊缝组织,重熔区热影响区微观组织发生改变,重熔激光区组织与一般激光区也存在差异。对接头不同区域硬度分布进行研究,电弧区及一般激光区横向硬度分布呈现“W”型,重熔激光区硬度分布呈现“凸”字型,焊缝纵向硬度分布呈现倒“V”型,在重熔区出现峰值硬度。横焊平焊分层拉伸件均断于母材处,断口微观形貌为韧窝。最后对焊缝总长800mm工字梁结构进行焊接,验证了焊接方法的可行性。