采用钨极氩弧复合搅拌摩擦焊至后期增加电热夹具(预热垫板)优化的钨极氩弧复合搅拌摩擦焊工艺,以Si3N4陶瓷制作搅拌头对Q235低碳钢进行了焊接试验,研究复合热源对提高焊接速度、焊接质量及减少搅拌头损害的作用。采用钨极氩弧复合热源后,在80A预热电流下,可使表面无缺陷焊缝焊接速度由0.3mm/s提高到0.6mm/s,未能避免内部缺陷的产生,但焊缝内部孔洞形状改变,面积减小；接头各区域显微硬度波动大,反映组织不均匀；拉伸试验表明,接头仍断裂于前进侧焊核区与热影响区交界处,宏观上具有脆性断裂特征,但抗拉强度由无复合热源的283MPa提高到323MPa,达到母材强度的75%。增加预热垫板后设置其预热温度为220℃,钨极氩弧电流为60A,焊接速度可提高到0.95mm/s。焊接接头微观组织分析表明,焊缝内部无任何缺陷,但由于预热垫板延长了焊缝高温停留时间,焊核区与热影响区组织长大到趋于相同程度；碳元素扩散充分,形成的碳化物及片状珠光体组织与针状先共析铁素体相交替分布于铁素体晶界处。接头各区域显微硬度差别较小,焊核区及热影响区显微硬度均高于母材区；力学性能测试表明,断口位于母材,说明此种工艺下可以得到与母材等强的焊接接头。提出材料填充搅拌针空腔速度与焊接速度满足一定关系时才能避免隧道的产生。搅拌头轴肩及搅拌针端部是磨损最严重区域,采用复合热源后可明显降低焊接抗力、降低搅拌头磨损程度。