铝合金在厚板结构中因导热快、线膨胀系数大，焊接接头易出现软化问题，而传统激光焊、双丝MIG多道焊等未能有效解决铝合金焊接接头软化问题。变极性等离子弧焊（Variable polarity plasma arc welding，简称VPPAW）电弧能量集中，在厚板铝合金焊接中具有一定优势，加入激光能进一步提高VPPA焊电弧能量密度，有利于减小VPPA焊反极性电流幅值。这对进一步减小钨极烧损和提高VPPA焊电弧稳定性非常有利。因此，借助LB(LB是Laser beam的简称)-VPPA复合焊来提高铝合金焊接质量和焊接效率，这对厚板铝合金在坦克、装甲车、航空航天等领域的广泛应用具有较大科学研究意义及工程应用价值。目前，铝合金激光电弧复合焊主要以激光-MIG复合焊及激光-TIG复合焊为主，但对LB-VPPA复合焊的热源特性及工艺研究较少。本文通过对国内外激光-电弧复合焊文献的大量阅读及实验室自行研制的VPPA焊接系统及现有的CO2激光焊接系统的基础上，建立了LB-VPPA旁轴复合焊热源系统，以铝合金为试验材料进行了堆焊试验。借助高速摄像、HANNOVER质量分析仪建立了复合焊热源检测系统，随后利用LB-VPPA复合焊热源系统对激光功率、电弧功率和热源间距等参数与电弧形态、电弧电压、焊接电流及概率密度分布之间的关系进行了研究，掌握了激光与电弧的相互作用机理。研究结果表明：在一定的焊接工艺条件下，激光对VPPA焊接电弧有吸引作用。当激光与VPPA焊电弧相互作用，因VPPA焊正反极性作用机理不同，会导致正极性阶段激光产生的等离子体被压缩于VPPA焊电弧内部且作用于电弧根部，而反极性阶段因激光产生的等离子体对电弧的引导主要会在VPPA焊电弧上方会出现一个等离子体柱。VPPA焊电弧根部等离子体对激光的逆轫致辐射吸收，电弧因温度升高而膨胀导致其横截面积变大；同时引入激光为VPPA焊接电弧提供了大量自由电子，电流密度增加、导电性增强、电导率提高、电阻减小，导致电弧电压下降了约3-4V。随着激光功率的增加，激光对VPPA焊电弧作用效果有增强趋势。LB-VPPA复合焊接技术应用于3003铝合金的焊接，成功地实现了6mm厚平板对焊。在LB-VPPA复合焊热源功率基本一定的条件下，CO2激光功率为1500W，VPPA焊正反极性电流为115A和155A时，焊接速度140mm/min，能获得成形良好的平板穿孔对接焊缝。