激光-电弧复合焊接技术同单独的激光焊接或电弧焊接相比,具有能量利用率高、焊接熔深大、焊接过程稳定、装配精度要求低等优点。但传统激光-TIG复合焊接过程中,激光相对电弧是不动的,而激光扫描-TIG复合焊接相关的研究较少。为此,本文提出小功率激光扫描-TIG复合焊接的方法,建立了小功率激光扫描-TIG复合焊接的试验系统,研究了焊接参数对焊接过程及焊接质量的影响。在此基础上,通过高速相机对电弧和熔池的观察,重点分析了激光-电弧间的耦合作用机制及激光扫描-TIG复合焊接过程中激光对熔池震荡及搅拌的作用机理。在TIG焊接过程中,激光的引入能稳定电弧,尤其是电弧起弧稳定后引入激光,可以使激光扫描-TIG复合焊接过程变得很稳定,同时也能得到比较好的表面成形。基于三因素四水平正交实验的方法,找到了激光-电弧相互作用最强烈时,激光-电弧间的相对位置,即弧长1mm,热源间距1.5mm,焊枪倾角为45?,并在此基础上,分别研究了激光离焦量和激光功率对焊缝熔深的影响。通过对正交实验及激光功率实验结果进行分析,得到激光-电弧间如下的相互作用机制:激光作用下,电弧将优先通过激光等离子体形成导电通道,当热源间距较小时,电弧将会被显著压缩;焊枪角度和弧长共同决定电弧热源中心,当激光作用于电弧热源中心时,电弧的预热会极大提高激光的吸收率,熔深显著增加,而较短的弧长使电弧的能量更为集中,有助于进一步增加熔深。在最佳位置参数下,当激光功率为10%~50%时,焊缝形貌呈现激光热导焊特征;激光功率为50%~80%时,电弧压缩明显,焊缝形貌呈现激光深熔焊特征,熔化能比可达1.58;当激光功率为80%~100%时,电弧压缩更为明显,但激光作用时间很短,致使有效熔深很浅,并且伴随有较大的飞溅。通过对激光扫描-TIG复合焊接过程中电弧和熔池动态行为的观察,发现在激光扫描-TIG复合焊接过程中,由于激光对电弧的吸引作用,电弧会随着激光的扫描运动而发生同步的偏移,所以当激光以不同的扫描模式与电弧进行复合焊接时,电弧也会呈现出相应的同步偏移变化,并且这种变化的周期同激光扫描的周期一致;当激光作圆扫描时,激光入射熔池时有一半的入射位置靠近熔池下壁,导致向下流动的熔池金属相对减少,向上流动的熔池金属相对增加,然后在电弧力和表面张力的共同作用下,形成了上半圆很大、下半圆很小的熔池流动行为;当激光作直线扫描时,激光入射熔池时也有少部分位置是靠近熔池下壁的,导致向上流动的熔池金属比向下流动的熔池金属要多,然后在电弧力和表面张力的共同作用下,出现了上半圆略大、下半圆略小的熔池流动行为;当激光作点脉冲扫描时,激光入射熔池的位置是固定的且靠近熔池中心线的,向上流动的熔池金属同向下流动的熔池金属是接近相等的,所以熔池金属在电弧力和表面张力的共同作用下形成了两个近似半圆状的熔池流动行为。